ტანტალის აღნიშვნა. მარტივი ნივთიერებებისა და ნაერთების თვისებები

ისტორია

ტანტალი აღმოაჩინა 1802 წელს შვედმა ქიმიკოსმა A.G. Ekeberg-მა ფინეთსა და შვედეთში აღმოჩენილ ორ მინერალში. თუმცა მისი სუფთა სახით გამოყოფა შეუძლებელი იყო. ამ ელემენტის მოპოვების სირთულის გამო მას ძველი ბერძნული მითოლოგიის გმირის, ტანტალუსის სახელი ეწოდა.

შემდგომში ტანტალი და "კოლუმბიუმი" (ნიობიუმი) იდენტურად ითვლებოდა. მხოლოდ 1844 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როუზმა დაამტკიცა, რომ მინერალი კოლუმბიტ-ტანტალიტი შეიცავს ორ განსხვავებულ ელემენტს - ნიობიუმს და ტანტალის.

ცნობილია ტანტალის 20-მდე ადგილობრივი მინერალი - კოლუმბიტ-ტანტალიტის, ვოჯინიტის, ლოპარიტის, მანგანოტანტალიტის და სხვათა სერია, ასევე ტანტალის შემცველი 60-ზე მეტი მინერალი. ყველა მათგანი დაკავშირებულია ენდოგენური მინერალების წარმოქმნასთან. მინერალებში ტანტალი ყოველთვის გვხვდება ნიობიუმთან ერთად მათი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების მსგავსების გამო. ტანტალი არის ტიპიურად გაფანტული ელემენტი, რადგან ის იზომორფულია მრავალი ქიმიური ელემენტით. ტანტალის საბადოები შემოიფარგლება გრანიტის პეგმატიტებით, კარბონატიტებით და ტუტე ფენიანი ინტრუზიებით.

Დაბადების ადგილი

ტანტალის საბადოების უდიდესი საბადოები მდებარეობს საფრანგეთში, ეგვიპტეში, ტაილანდსა და ჩინეთში. ასევე არის ტანტალის საბადოები მოზამბიკში, ავსტრალიაში, ნიგერიაში, კანადაში, ბრაზილიაში, დსთ-ს, DRC, მალაიზიაში.

ტანტალის მადნების მსოფლიოში ყველაზე დიდი საბადო, Greenbushes, მდებარეობს ავსტრალიაში, დასავლეთ ავსტრალიის შტატში, პერტის სამხრეთით 250 კმ-ში.

ფიზიკური თვისებები

4,45 K-ზე დაბალ ტემპერატურაზე ის გადადის ზეგამტარ მდგომარეობაში.

ქიმიური თვისებები

ნორმალურ პირობებში, ტანტალი არააქტიურია; ის ჰაერში იჟანგება მხოლოდ 280 ° C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე, დაფარულია Ta 2 O 5 ოქსიდის ფილმით; რეაგირებს ჰალოგენებთან 250 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. როდესაც თბება, ის რეაგირებს C, B, Si, P, Se, Te, H 2 O, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S.

ქიმიურად სუფთა ტანტალი განსაკუთრებულად მდგრადია თხევადი ტუტე ლითონების, უმეტესი არაორგანული და ორგანული მჟავების და მრავალი სხვა აგრესიული მასალის მიმართ (გარდა გამდნარი ტუტეებისა).

რეაგენტების მიმართ ქიმიური წინააღმდეგობის თვალსაზრისით, ტანტალი მინის მსგავსია. ტანტალი უხსნადია მჟავებში და მათ ნარევებში, გარდა ჰიდროფტორული და აზოტის მჟავების ნარევისა; აკვა რეგიაც კი არ ხსნის მას. ფლუორმჟავასთან რეაქცია ხდება მხოლოდ ლითონის მტვერთან და თან ახლავს აფეთქება. ძალიან მდგრადია გოგირდის მჟავას ნებისმიერი კონცენტრაციისა და ტემპერატურის მიმართ (200°C-ზე მეტალი მჟავაში კოროზირდება მხოლოდ 0,006 მილიმეტრით წელიწადში), მდგრადია დეოქსიგენირებულ გამდნარ ტუტე ლითონებსა და მათ ზედმეტ ორთქლებში (ლითიუმი, ნატრიუმი, კალიუმი, რუბიდიუმი, ცეზიუმი) .

ტოქსიკოლოგია

გავრცელება

ქვითარი

ტანტალისა და მისი შენადნობების წარმოების ძირითადი ნედლეული არის ტანტალიტის და ლოპარიტის კონცენტრატები, რომლებიც შეიცავს დაახლოებით 8% Ta 2 O 5 , ასევე 60% ან მეტი Nb 2 O 5 . კონცენტრატები იშლება მჟავებით ან ტუტეებით, ლოპარიტის კონცენტრატები ქლორირებულია. Ta და Nb-ის გამოყოფა ხორციელდება ექსტრაქციის გზით. ტანტალის ლითონი ჩვეულებრივ მიიღება Ta 2 O 5-ის შემცირებით ნახშირბადით, ან ელექტროქიმიურად დნობისგან. კომპაქტური ლითონი იწარმოება ვაკუუმური რკალის, პლაზმის დნობის ან ფხვნილის მეტალურგიით.

1 ტონა ტანტალის კონცენტრატის მისაღებად საჭიროა 3000 ტონამდე მადნის გადამუშავება.

ფასი

განაცხადი

იგი თავდაპირველად გამოიყენებოდა ინკანდესენტური ნათურების მავთულის დასამზადებლად. დღეს ტანტალი და მისი შენადნობები გამოიყენება:

• სითბოს მდგრადი და კოროზიის მდგრადი შენადნობები;
• კოროზიისადმი მდგრადი მოწყობილობა ქიმიური მრეწველობისთვის, სპინერები, ლაბორატორიული მინის ჭურჭელი და ჭურჭელი იშვიათი მიწიერი ელემენტების, აგრეთვე იტრიუმის და სკანდიუმის მისაღებად, დნობისა და ჩამოსხმისთვის;
• სითბოს გადამცვლელები ბირთვული ენერგეტიკული სისტემებისთვის (ტანტალი არის ყველაზე სტაბილური ყველა ლითონზე ზედმეტად გახურებულ დნობაში და ცეზიუმის ორთქლში);
• ქირურგიაში ტანტალის ფურცლები, ფოლგა და მავთული გამოიყენება ქსოვილების, ნერვების დასამაგრებლად, ნაკერების, პროთეზების დასამზადებლად, რომლებიც ცვლის ძვლების დაზიანებულ ნაწილებს (ბიოლოგიური თავსებადობის გამო);
• ტანტალის მავთული გამოიყენება კრიოტრონებში - კომპიუტერულ ტექნოლოგიაში დამონტაჟებული სუპერგამტარი ელემენტები;
• საბრძოლო მასალის წარმოებაში ტანტალი გამოიყენება მოწინავე ფორმის მუხტის ლითონის საფარის დასამზადებლად, რაც აუმჯობესებს ჯავშანტექნიკის შეღწევას;
• ტანტალი და ნიობიუმი გამოიყენება ელექტროლიტური კონდენსატორების დასამზადებლად (უფრო მაღალი ხარისხის ვიდრე ალუმინის ელექტროლიტური კონდენსატორები, მაგრამ განკუთვნილია დაბალი ძაბვისთვის);
• ტანტალი გამოიყენებოდა ბოლო წლებში, როგორც საიუველირო ლითონი, იმის გამო, რომ ზედაპირზე წარმოქმნის მდგრადი ცისარტყელას ფერების გამძლე ოქსიდის ფილმებს;
• ბირთვული იზომერი ტანტალი-180მ2, რომელიც გროვდება ბირთვული რეაქტორების სტრუქტურულ მასალებში, ჰაფნიუმ-178მ2-თან ერთად შეიძლება გახდეს გამა სხივების და ენერგიის წყარო იარაღისა და სპეციალური მანქანების შემუშავებაში.
• აშშ-ს სტანდარტების ბიურო და საფრანგეთის წონებისა და ზომების საერთაშორისო ბიურო პლატინის ნაცვლად იყენებენ ტანტალს მაღალი სიზუსტის სტანდარტული ანალიტიკური წონების დასამზადებლად;
• ტანტალის ბერილიდი უკიდურესად მყარი და მდგრადია ჰაერში ჟანგვის მიმართ 1650 ° C-მდე, გამოიყენება კოსმოსურ ტექნოლოგიაში;
• ტანტალის კარბიდი (დნობის წერტილი 3880 ° C, სიხისტე ალმასისთან ახლოს) გამოიყენება მყარი შენადნობების წარმოებაში - ვოლფრამის და ტანტალის კარბიდების ნარევი (TT ინდექსის კლასები), ლითონის დამუშავებისა და პერკუსიური მბრუნავი ბურღვის ურთულესი პირობებისთვის. უძლიერესი მასალები (ქვა, კომპოზიტები) და ასევე გამოიყენება საქშენები, რაკეტების საქშენები;
• ტანტალის (V) ოქსიდი გამოიყენება ბირთვულ ტექნოლოგიაში მინის დნობისთვის, რომელიც შთანთქავს გამა გამოსხივებას. ასეთი მინის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული კომპოზიცია: სილიციუმის დიოქსიდი - 2%, ტყვიის მონოქსიდი (ლიტარგი) - 82%, ბორის ოქსიდი - 14%, ტანტალის პენტოქსიდი - 2%;
• ნუმიზმატიკაში. 2006 წლიდან

ღმერთებმა დასაჯეს ფრიგიის მეფე ტანტალუსი გაუმართლებელი სისასტიკისთვის. მათ ტანტალუსი წყურვილის, შიმშილისა და შიშის მარადიული ტანჯვისთვის გააწირეს. მას შემდეგ ის ქვესკნელში დგას ყელამდე სუფთა წყალში. დამწიფებული ხილის სიმძიმის ქვეშ მისკენ იხრება ხის ტოტები. როცა მწყურვალი ტანტალი დათვრას ცდილობს, წყალი იკლებს. როგორც კი ხელს გაუწვდის წვნიან ნაყოფს, ქარი ტოტს ასწევს და შიმშილისგან დაღლილი ცოდვილი ვერ აღწევს. და ზუსტად მის თავზე ეკიდა ქვა, რომელიც ემუქრებოდა ნებისმიერ მომენტში ჩამონგრევას.

ასე რომ, ძველი საბერძნეთის მითები მოგვითხრობენ ტანტალუსის ტანჯვის შესახებ. შვედ ქიმიკოს ეკებერგს არაერთხელ მოუწია ტანტალის ფქვილის გახსენება, როდესაც წარუმატებლად ცდილობდა 1802 წელს მის მიერ აღმოჩენილი „დედამიწის“ მჟავებში დაშლას და მისგან ახალი ელემენტის გამოყოფას. რამდენჯერ ჩანდა, რომ მეცნიერი მიზანთან ახლოს იყო, მაგრამ მან ვერ შეძლო ახალი ლითონის სუფთა სახით გამოყოფა. აქედან მომდინარეობს No73 ელემენტის „მოწამის“ სახელწოდება.

დაპირისპირება და მცდარი წარმოდგენები

გარკვეული პერიოდის შემდეგ გაირკვა, რომ ტანტალის ტყუპისცალი ჰყავს, რომელიც ერთი წლით ადრე დაიბადა. ეს ტყუპი არის #41 ელემენტი, რომელიც აღმოაჩინეს 1801 წელს და თავდაპირველად კოლუმბია ერქვა. მოგვიანებით მას დაარქვეს ნიობიუმი. ნიობიუმისა და ტანტალის მსგავსებამ შეცდომაში შეიყვანა ქიმიკოსები. ბევრი კამათის შემდეგ მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ტანტალი და კოლუმბია ერთი და იგივეა.

თავიდან იმავე მოსაზრებას ემორჩილებოდა იმ დროის ყველაზე ცნობილი ქიმიკოსი ჯენე იაკობ ბერცელიუსი, მაგრამ მოგვიანებით ამაში ეჭვი შეიტანა. ბერცელიუსმა თავის სტუდენტს, გერმანელ ქიმიკოს ფრიდრიხ ვოლერს წერილში წერდა:

”მე გიგზავნით თქვენს X-ს, რომელსაც ვკითხე, როგორც შემეძლო, მაგრამ ვისგანაც მორიდებით პასუხები მივიღე. ტიტანი ხარ? Ვიკითხე. მან უპასუხა: უოლერმა გითხრა, რომ მე ტიტანი არ ვარ.

ეს მეც დავაყენე.

ცირკონი ხარ? - არა, - უპასუხა მან, - სოდაში ვხსნი, რასაც ცირკონიუმის მიწა არ აკეთებს. - კალის ხარ? „მე ნამდვილად შეიცავ კალას, მაგრამ ძალიან ცოტას. ტანტალი ხარ? მე მასთან ნათესაური ვარ, - უპასუხა მან, - მაგრამ კასტიკური კალიუმში ვხსნი და მისგან მოყვითალო-ყავისფერი ნალექი ვარდება. "აბა, რა ეშმაკი ხარ მაშინ?" Ვიკითხე. მერე მომეჩვენა, რომ მიპასუხა: სახელი არ დამისახელეს.

სხვათა შორის, არ ვარ დარწმუნებული, მართლა გავიგე თუ არა, რადგან ის ჩემს მარჯვნივ იყო და მარჯვენა ყურში კარგად ვერ მესმის. ვინაიდან შენი სმენა ჩემზე უკეთესია, მე გიგზავნი ამ ბიჭს, რომ ახალი დაკითხვა ჩაატარო...“

ეს წერილი ეხებოდა ტანტალის ანალოგს, ელემენტს, რომელიც აღმოაჩინა ინგლისელმა ჩარლზ ჰეჩეტმა 1801 წელს.

მაგრამ უოლერმა ვერ შეძლო ტანტალისა და კოლუმბიის ურთიერთობის გარკვევა. მეცნიერებს ორმოც წელზე მეტი ხნის განმავლობაში ცდებოდნენ. მხოლოდ 1844 წელს მოახერხა გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როზამ გადაჭრა დამაბნეველი პრობლემა და დაამტკიცა, რომ კოლუმბიას, ისევე როგორც ტანტალის, აქვს „ქიმიური სუვერენიტეტის“ სრული უფლება. და რადგან იყო ამ ელემენტების ოჯახური კავშირები, როუზმა კოლუმბიას ახალი სახელი - ნიობიუმი მიანიჭა, რაც ხაზს უსვამდა მათ ურთიერთობას (ძველ ბერძნულ მითოლოგიაში, ნიობი - ტანტალის ქალიშვილი).

Პირველი ნაბიჯები

მრავალი ათწლეულის განმავლობაში დიზაინერები და ტექნოლოგები არ ავლენდნენ ინტერესს ტანტალის მიმართ. სინამდვილეში, ტანტალი, როგორც ასეთი, უბრალოდ არ არსებობდა: ყოველივე ამის შემდეგ, მეცნიერებმა შეძლეს ამ ლითონის სუფთა კომპაქტური ფორმით მიღება მხოლოდ მე-20 საუკუნეში. პირველი, ვინც ეს გააკეთა, იყო გერმანელი ქიმიკოსი ფონ ბოლტონი 1903 წელს. უფრო ადრეც კი, სუფთა ტანტალის იზოლირების მცდელობა ბევრმა მეცნიერმა, განსაკუთრებით კი მოისანმა გააკეთა. მაგრამ მოისანის მიერ მიღებული ლითონის ფხვნილი, რომელმაც ელექტრო ღუმელში ტანტალის პენტოქსიდი Ta 2 O 5 შეამცირა ნახშირბადით, არ იყო სუფთა ტანტალი, ფხვნილი შეიცავდა 0,5% ნახშირბადს.

ასე რომ, ჩვენი საუკუნის დასაწყისში, სუფთა ტანტალი მკვლევარების ხელში ჩავარდა და ახლა მათ უკვე შეეძლოთ დეტალურად შეესწავლათ ამ ღია ნაცრისფერი ლითონის თვისებები ოდნავ მოლურჯო ელფერით.

რას წარმოადგენს ის? უპირველეს ყოვლისა, ეს არის მძიმე ლითონი: მისი სიმკვრივეა 16,6 გ/სმ 3 (გაითვალისწინეთ, რომ ტანტალის კუბური მეტრის ტრანსპორტირებას დასჭირდება ექვსი სამტონიანი სატვირთო მანქანა).

მაღალი სიმტკიცე და სიმტკიცე მასში შერწყმულია შესანიშნავი პლასტიკური მახასიათებლებით. სუფთა ტანტალი კარგად ერგება დამუშავებას, მარტივ შტამპს, დამუშავებულ ყველაზე თხელ ფურცლებში (დაახლოებით 0,04 მმ სისქის) და მავთულს. ტანტალის დამახასიათებელი თვისებაა მისი მაღალი თბოგამტარობა. მაგრამ, შესაძლოა, ტანტალის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფიზიკური თვისება მისი ცეცხლგამძლეობაა: ის დნება თითქმის 3000°C-ზე (უფრო ზუსტად, 2996°C-ზე), ამაში მხოლოდ ვოლფრამისა და რენიუმის შემდეგ.

როდესაც ცნობილი გახდა, რომ ტანტალი ძალიან ცეცხლგამძლეა, მეცნიერებს გაუჩნდათ იდეა, გამოეყენებინათ იგი როგორც მასალა ელექტრო ნათურების ძაფებისთვის. თუმცა, რამდენიმე წლის შემდეგ ტანტალი იძულებული გახდა ამ სფეროს კიდევ უფრო ცეცხლგამძლე და არც ისე ძვირადღირებული ვოლფრამი დაეთმო ადგილი.

კიდევ რამდენიმე წლის განმავლობაში ტანტალიმ ვერ იპოვა პრაქტიკული გამოყენება. მხოლოდ 1922 წელს შესაძლებელი გახდა მისი გამოყენება AC გამასწორებლებში (ტანტალი, დაფარული ოქსიდის ფენით, გადის დენს მხოლოდ ერთი მიმართულებით), ხოლო ერთი წლის შემდეგ, რადიო მილებში. პარალელურად დაიწყო ამ ლითონის მოპოვების სამრეწველო მეთოდების შემუშავება. ტანტალის პირველი სამრეწველო ნიმუში, რომელიც ერთ-ერთმა ამერიკულმა ფირმამ მიიღო 1922 წელს, იყო ასანთის თავის ზომის. ოცი წლის შემდეგ იმავე კომპანიამ ტანტალის წარმოების სპეციალიზებული ქარხანა შეუკვეთა.

როგორ გამოიყოფა ტანტალი ნიობიუმისგან

დედამიწის ქერქი შეიცავს მხოლოდ 0,0002% Ta-ს, მაგრამ ცნობილია მისი მრავალი მინერალი - 130-ზე მეტი. ამ მინერალებში ტანტალი, როგორც წესი, განუყოფელია ნიობიუმისგან, რაც აიხსნება ელემენტების უკიდურესი ქიმიური მსგავსებით და თითქმის იდენტური ზომით. მათი იონების.

ამ ლითონების დიდი ხნის განმავლობაში გამოყოფის სირთულემ შეაფერხა ტანტალისა და ნიობიუმის ინდუსტრიის განვითარება. ბოლო დრომდე, ისინი იზოლირებული იყო მხოლოდ 1866 წელს შვეიცარიელი ქიმიკოსის მარნინაკის მიერ შემოთავაზებული მეთოდით, რომელმაც ისარგებლა ტანტალიტის ფტორისა და კალიუმის ფტორის ნიობატის განსხვავებული ხსნადობით განზავებულ ჰიდროფთორმჟავაში.

ბოლო წლებში ასევე დიდი მნიშვნელობა შეიძინა ტანტალის გამოყოფის მოპოვების მეთოდებმა, რომლებიც დაფუძნებულია ტანტალისა და ნიობიუმის მარილების სხვადასხვა ხსნადობაზე გარკვეულ ორგანულ გამხსნელებში. გამოცდილებამ აჩვენა, რომ მეთილეთილ კეტონს და ციკლოჰექსანონს აქვთ საუკეთესო ექსტრაქციის თვისებები.

დღესდღეობით, მეტალის ტანტალის წარმოების ძირითადი მეთოდია გამდნარი კალიუმის ფტორის ტანტალიტის ელექტროლიზი გრაფიტის, თუჯის ან ნიკელის ჭურჭელში, რომლებიც ასევე ასრულებენ კათოდებს. ტანტალის ფხვნილი დეპონირებულია ჭურჭლის კედლებზე. ჭურჭლიდან ამოღებული ეს ფხვნილი ჯერ დაჭერილია მართკუთხა ფირფიტებად (თუ სამუშაო ნაწილი განკუთვნილია ფურცლებად გასაგორებლად) ან კვადრატულ ზოლებად (მავთულის სახატავად), შემდეგ კი ადუღდება.

გარკვეული გამოყენება ასევე გვხვდება ნატრიუმ-თერმული მეთოდით ტანტალის წარმოებისთვის. კალიუმის ფტორის ტანტალატი და ნატრიუმის ლითონი ურთიერთქმედებენ ამ პროცესში:

K 2 TaF 7 + 5Na → Ta + 2KF + 5NaF.

რეაქციის საბოლოო პროდუქტი არის ფხვნილი ტანტალი, რომელიც შემდეგ ადუღდება. ბოლო ორი ათწლეულის განმავლობაში გამოიყენებოდა ფხვნილის დამუშავების სხვა მეთოდებიც - ვაკუუმური რკალის ან ინდუქციური დნობა და ელექტრონული სხივის დნობა.

ქიმიის სამსახურში

ეჭვგარეშეა, ტანტალის ყველაზე ძვირფასი თვისებაა მისი განსაკუთრებული ქიმიური წინააღმდეგობა: ამ მხრივ ის მეორე ადგილზეა კეთილშობილ ლითონებს შორის და არა ყოველთვის.

ტანტალი არ იშლებაისეთ ქიმიურად აგრესიულ გარემოშიც კი, როგორიცაა aqua regia, რომელიც ადვილად ხსნის ოქროს, პლატინის და სხვა ძვირფას ლითონებს. შემდეგი ფაქტები მოწმობს ტანტალის უმაღლესი კოროზიის წინააღმდეგობის შესახებ. 200°C-ზე ის არ ექვემდებარება კოროზიას 70% აზოტმჟავაში, გოგირდმჟავაში 150°C-ზე ასევე არ შეინიშნება ტანტალის კოროზია, ხოლო 200°C-ზე ლითონი კოროზირდება, მაგრამ მხოლოდ 0,006 მმ წელიწადში.

გარდა ამისა, ტანტალი არის დრეკადი ლითონი; მისგან შეიძლება დამზადდეს თხელკედლიანი პროდუქტები და რთული ფორმის პროდუქტები. გასაკვირი არ არის, რომ იგი გახდა შეუცვლელი სტრუქტურული მასალა ქიმიური მრეწველობისთვის.

ტანტალის აღჭურვილობა გამოიყენება მრავალი მჟავის (ჰიდროქლორინის, გოგირდის, აზოტის, ფოსფორის, ძმარმჟავას), ბრომის, ქლორის, წყალბადის ზეჟანგის წარმოებაში. ერთ ობიექტში წყალბადის ქლორიდის გაზის გამოყენებით, უჟანგავი ფოლადის ნაწილები ორი თვის შემდეგ ჩაიშალა. მაგრამ, როგორც კი ფოლადი შეიცვალა ტანტალით, ყველაზე თხელი ნაწილებიც კი (0,3 ... 0,5 მმ სისქით) პრაქტიკულად განუსაზღვრელი აღმოჩნდა - მათი მომსახურების ვადა გაიზარდა 20 წლამდე.

ყველა მჟავიდან მხოლოდ ჰიდროფთორმჟავას შეუძლია ტანტალის დაშლა (განსაკუთრებით მაღალ ტემპერატურაზე). მისგან მზადდება ხვეულები, დისტილერები, სარქველები, მიქსერები, აერატორები და ქიმიური აპარატის მრავალი სხვა ნაწილი. ნაკლებად ხშირად - მთლიანად მოწყობილობები.

ბევრი სტრუქტურული მასალა სწრაფად კარგავს თბოგამტარობას: მათ ზედაპირზე წარმოიქმნება ცუდად სითბოგამტარი ოქსიდი ან მარილის ფილმი. ტანტალის აღჭურვილობა თავისუფალია ამ ნაკლოვანებისგან, უფრო სწორად, მასზე შეიძლება ჩამოყალიბდეს ოქსიდის ფილმი, მაგრამ ის თხელია და კარგად ატარებს სითბოს. სხვათა შორის, ეს არის მაღალი თბოგამტარობა, რომელიც შერწყმულია პლასტიურობასთან, რამაც ტანტალი შესანიშნავი მასალად აქცია სითბოს გადამცვლელებისთვის.

ტანტალის კათოდები გამოიყენება ოქროსა და ვერცხლის ელექტროლიტური გამოყოფისთვის. ამ კათოდების უპირატესობა ის არის, რომ ოქროსა და ვერცხლის საბადო შეიძლება ჩამოიბანოთ აკვა რეგიით, რაც არ აზიანებს ტანტალის.

ტანტალი მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ ქიმიური მრეწველობისთვის. ბევრი მკვლევარი ქიმიკოსი ასევე ხვდება მას ყოველდღიურ ლაბორატორიულ პრაქტიკაში. იშვიათი არაა ტანტალის ჭურჭელი, ჭიქები, სპატულები.

”თქვენ უნდა გქონდეთ ტანტალის ნერვები…”

ტანტალის უნიკალური ხარისხი არის მისი მაღალი ბიოლოგიური თავსებადობა, ე.ი. სხეულში ფესვის გაჩენის უნარი მიმდებარე ქსოვილების გაღიზიანების გარეშე. ეს თვისება არის ტანტალის ფართო გამოყენების საფუძველი მედიცინაში, ძირითადად რეკონსტრუქციულ ქირურგიაში - ადამიანის სხეულის აღდგენისთვის. ამ ლითონის ფირფიტებს იყენებენ, მაგალითად, თავის ქალას დაზიანების შემთხვევაში - ხურავენ თავის ქალას მოტეხილობებს. ლიტერატურაში აღწერილია შემთხვევა, როდესაც ტანტალის ფირფიტისგან ხელოვნური ყური გააკეთეს და ბარძაყიდან გადანერგილმა კანმა ისე გაიფესვიანდა, რომ მალე გაუჭირდა ტანტალის ყურის გარჩევა ნამდვილისგან.

ტანტალის ნართი ზოგჯერ გამოიყენება კუნთოვანი ქსოვილის დაკარგვის კომპენსაციისთვის. ტანტალის თხელი ფირფიტების დახმარებით ქირურგები ამაგრებენ მუცლის ღრუს კედლებს ოპერაციის შემდეგ. ტანტალის საკინძები, რვეულების კერვის მსგავსად, უსაფრთხოდ აკავშირებს სისხლძარღვებს. ტანტალისგან დამზადებული ბადეები გამოიყენება თვალის პროთეზების წარმოებაში. მყესები იცვლება ამ ლითონის ძაფებით და ნერვული ბოჭკოებიც კი იკერება. და თუ ჩვენ ჩვეულებრივ გამოვიყენებთ გამოთქმას "რკინის ნერვები" გადატანითი მნიშვნელობით, მაშინ შესაძლოა თქვენ შეგხვედრიათ ადამიანები ტანტალის ნერვებით.

მართლაც, არის რაღაც სიმბოლური იმაში, რომ სწორედ მითოლოგიური მოწამის სახელობის ლითონის წილზე დაეცა ჰუმანური მისია - შეემსუბუქებინა ადამიანის ტანჯვა...

მთავარი მომხმარებელი მეტალურგიაა

თუმცა, მსოფლიოში წარმოებული ტანტალის მხოლოდ 5% იხარჯება სამედიცინო საჭიროებებზე, დაახლოებით 20% მოიხმარს ქიმიურ მრეწველობას. ტანტალის ძირითადი ნაწილი - 45%-ზე მეტი - მეტალურგიაში მიდის. ბოლო წლებში ტანტალი სულ უფრო მეტად გამოიყენება, როგორც შენადნობი ელემენტი სპეციალურ ფოლადებში - მძიმე, კოროზიისადმი მდგრადი, სითბოს მდგრადი. ფოლადზე ტანტალის ეფექტი მსგავსია ნიობიუმის ეფექტისა. ამ ელემენტების დამატება ჩვეულებრივ ქრომის ფოლადებზე ზრდის მათ სიმტკიცეს და ამცირებს მტვრევადობას გამკვრივებისა და ადუღების შემდეგ.

ტანტალის გამოყენების ძალიან მნიშვნელოვანი სფეროა სითბოს მდგრადი შენადნობების წარმოება, რაც სულ უფრო მეტად სჭირდება რაკეტებსა და კოსმოსურ ტექნოლოგიებს. შენადნობი, რომელიც შედგება 90% ტანტალისა და 10% ვოლფრამისგან, აქვს შესანიშნავი თვისებები. ფურცლების სახით ასეთი შენადნობი ეფექტურია 2500°C-მდე ტემპერატურაზე და უფრო მასიური ნაწილები უძლებს 3300°C-ზე მეტს! საზღვარგარეთ, ეს შენადნობი საკმაოდ საიმედოდ ითვლება საქშენების, გამონაბოლქვი მილების, გაზის კონტროლისა და რეგულირების სისტემების ნაწილების და კოსმოსური ხომალდების მრავალი სხვა მნიშვნელოვანი კომპონენტის წარმოებისთვის. იმ შემთხვევებში, როდესაც სარაკეტო საქშენები გაცივებულია თხევადი ლითონის მიერ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს კოროზია (ლითიუმი ან ნატრიუმი), ამის გაკეთება უბრალოდ შეუძლებელია ტანტალისა და ვოლფრამის შენადნობის გარეშე.

ტანტალი-ვოლფრამის შენადნობისგან დამზადებული ნაწილების კიდევ უფრო დიდი სითბოს წინააღმდეგობა მიიღება, თუ მათზე ტანტალის კარბიდის ფენა დაიდება (ამ საფარის დნობის წერტილი 4000 ° C-ზე მეტია). ექსპერიმენტული რაკეტების გაშვების დროს, ასეთმა საქშენებმა გაუძლეს უზარმაზარ ტემპერატურას, რომლის დროსაც შენადნობი სწრაფად კოროზირდება და იშლება.

ტანტალის კარბიდის კიდევ ერთი უპირატესობა - მისი სიხისტე, ალმასის სიმტკიცესთან - მიიყვანა ეს მასალა კარბიდის ხელსაწყოების წარმოებამდე ლითონის მაღალსიჩქარიანი ჭრისთვის.

სტრესის ქვეშ მუშაობა

მსოფლიოში ტანტალის წარმოების დაახლოებით მეოთხედი მიდის ელექტრო და ვაკუუმ ინდუსტრიაში. როგორც თავად ტანტალის, ასევე მისი ოქსიდის ფირის მაღალი ქიმიური ინერტულობის გამო, ელექტროლიტური ტანტალის კონდენსატორები ძალიან სტაბილურია ექსპლუატაციაში, საიმედო და გამძლეა: მათი მომსახურების ვადა აღწევს 12 წელს და ზოგჯერ მეტსაც. მინიატურული ტანტალის კონდენსატორები გამოიყენება რადიოგადამცემებში, რადარის დანადგარებში და სხვა ელექტრონულ სისტემებში. საინტერესოა, რომ ამ კონდენსატორებს შეუძლიათ საკუთარი თავის შეკეთება: დავუშვათ, ნაპერწკალმა, რომელიც გაჩნდა მაღალ ძაბვაზე, გაანადგურა იზოლაცია - მაშინვე ავარიის ადგილზე კვლავ წარმოიქმნება საიზოლაციო ოქსიდის ფილმი და კონდენსატორი აგრძელებს მუშაობას, თითქოს არაფერი მომხდარა.

ტანტალის ოქსიდს აქვს ყველაზე ძვირფასი თვისება ელექტროტექნიკისთვის: თუ ალტერნატიული ელექტრული დენი გაივლის ხსნარში, რომელშიც ჩაეფლო ტანტალი, დაფარულია ყველაზე თხელი (მხოლოდ რამდენიმე მიკრონი!) ოქსიდის ფირით, ის წავა მხოლოდ ერთი მიმართულებით - დან. ლითონის ხსნარი. ამ პრინციპზეა დაფუძნებული ტანტალის გამსწორებლები, რომლებიც გამოიყენება, მაგალითად, რკინიგზის, სატელეფონო გადამრთველების, ხანძარსაწინააღმდეგო სისტემების სასიგნალო მომსახურებაში.

ტანტალი ემსახურება როგორც მასალას ელექტროვაკუუმური მოწყობილობების სხვადასხვა ნაწილებისთვის. ნიობიუმის მსგავსად, ის შესანიშნავად ასრულებს შემგროვებლის ფუნქციას, ე.ი. მიმღები. ამრიგად, 800°C ტემპერატურაზე ტანტალის შეუძლია აითვისოს გაზის რაოდენობა, რომელიც 740-ჯერ აღემატება მის მოცულობას. ისინი ასევე ამზადებენ ცხელ ფიტინგებს ნათურებისთვის ტანტალისგან - ანოდები, ბადეები, ირიბად გაცხელებული კათოდები და სხვა გაცხელებული ნაწილები. ტანტალი განსაკუთრებით საჭიროა ნათურებისთვის, რომლებიც მუშაობენ მაღალ ტემპერატურასა და ძაბვაზე, უნდა შეინარჩუნონ ზუსტი მახასიათებლები დიდი ხნის განმავლობაში. ტანტალის მავთული გამოიყენება კენოტრონებში - ზეგამტარ ელემენტებში, რომლებიც საჭიროა, მაგალითად, კომპიუტერულ ტექნოლოგიაში.

ტანტალის გვერდითი "სპეციალობები".

ტანტალი საკმაოდ ხშირი სტუმარია საიუველირო სახელოსნოებში, ხშირ შემთხვევაში მას ცვლის პლატინით. ტანტალი გამოიყენება საათის ყუთების, სამაჯურების და სხვა სამკაულების დასამზადებლად. ხოლო სხვა სფეროში, ელემენტი No73 კონკურენციას უწევს პლატინას: ამ ლითონისგან დამზადებული სტანდარტული ანალიტიკური წონები ხარისხით არ ჩამოუვარდება პლატინის. ტანტალი გამოიყენება როგორც უფრო ძვირი ირიდიუმის შემცვლელი ავტომატური კალმების ბალიშების წარმოებაში. მაგრამ ტანტალის ეს ჩანაწერი არ არის ამოწურული. სამხედრო ტექნოლოგიების სპეციალისტები თვლიან, რომ მიზანშეწონილია მართვადი რაკეტებისა და რეაქტიული ძრავების ზოგიერთი ნაწილის დამზადება ტანტალისგან.

ასევე ფართოდ გამოიყენება ტანტალის ნაერთები. ამრიგად, კალიუმის ფტორტანტალატი გამოიყენება როგორც კატალიზატორი სინთეზური რეზინის წარმოებაში. ტანტალის პენტოქსიდი ასევე ასრულებს იგივე როლს ეთილის სპირტიდან ბუტადიენის წარმოებაში.

ტანტალის ოქსიდი ზოგჯერ გამოიყენება ასევე მინის წარმოებაში - მაღალი რეფრაქციული ინდექსის მქონე სათვალეების დასამზადებლად. შემოთავაზებულია ტანტალის Ta 2 O 5 ტანტალის ხუთი ოქსიდის ნარევი მცირე რაოდენობით რკინის ტრიოქსიდთან ერთად სისხლის შედედების დასაჩქარებლად. ტანტალის ჰიდრიდები წარმატებით გამოიყენება სილიკონის ნახევარგამტარებზე კონტაქტების შედუღებისთვის.

ტანტალიზე მოთხოვნა მუდმივად იზრდება და, შესაბამისად, ეჭვგარეშეა, რომ უახლოეს წლებში ამ შესანიშნავი ლითონის წარმოება უფრო სწრაფად გაიზრდება, ვიდრე ახლა.

ტანტალი უფრო რთულია... ტანტალი

ტანტალის საფარი არანაკლებ მიმზიდველია, ვიდრე, ვთქვათ, ნიკელისა და ქრომის საფარი. მიმზიდველია არა მხოლოდ გარეგნულად. შემუშავებულია მეთოდები, რომლებიც საშუალებას იძლევა დაფაროს დიდი ზომის პროდუქტები (ჭურჭელი, მილები, ფურცლები, სარაკეტო საქშენები) სხვადასხვა სისქის ტანტალის ფენით, ხოლო საფარი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალფეროვან მასალაზე - ფოლადი, რკინა, სპილენძი, ნიკელი, მოლიბდენი, ალუმინი, გრაფიტი, კვარცი, მინა, ფაიფური და სხვა. დამახასიათებელია, რომ ტანტალის საფარის სიხისტე, ბრინელის მიხედვით, არის 180...200 კგ/მმ2, ხოლო ტექნიკური ტანტალის სიხისტე დაფქული ზოლების ან ფურცლების სახით მერყეობს 50...80 კგ/მმ. 2.

უფრო იაფი ვიდრე პლატინა, უფრო ძვირი ვიდრე ვერცხლი

პლატინის ტანტალით ჩანაცვლება, როგორც წესი, ძალიან მომგებიანია - მასზე რამდენჯერმე იაფია. მიუხედავად ამისა, ტანტალის არ შეიძლება ეწოდოს იაფი. ტანტალის შედარებით მაღალი ღირებულება აიხსნება მის წარმოებაში გამოყენებული მასალების მაღალი ფასითა და No73 ელემენტის მიღების ტექნოლოგიის სირთულით: ტონა ტანტალის კონცენტრატის მისაღებად საჭიროა 3 ათას ტონამდე გადამუშავება. მადანი.

ლითონი გრანიტი

ტანტალის ნედლეულის ძიება დღემდე გრძელდება. ღირებული ელემენტები, მათ შორის ტანტალი, გვხვდება ჩვეულებრივ გრანიტში. ბრაზილიაში უკვე სცადეს გრანიტიდან ტანტალის ამოღება. მართალია, ტანტალის და სხვა ელემენტების მოპოვების ამ პროცესს ჯერ კიდევ არ აქვს სამრეწველო მნიშვნელობა - ის ძალიან რთული და ძვირია, მაგრამ მათ მოახერხეს ტანტალის მიღება ასეთი უჩვეულო ნედლეულისგან.

მხოლოდ ერთი ოქსიდი

ადრე ითვლებოდა, რომ, ისევე როგორც მრავალი სხვა გარდამავალი ლითონი, ტანტალიც, ჟანგბადთან ურთიერთობისას, შეუძლია შექმნას სხვადასხვა შემადგენლობის რამდენიმე ოქსიდი. თუმცა, შემდგომმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ჟანგბადი ყოველთვის ჟანგავს ტანტალის Ta 2 O 5 პენტოქსიდამდე. არსებული დაბნეულობა აიხსნება ტანტალში ჟანგბადის მყარი ხსნარების წარმოქმნით. გახსნილი ჟანგბადი იხსნება ვაკუუმში 2200°C-ზე ზემოთ გაცხელებით. ჟანგბადის მყარი ხსნარების წარმოქმნა ძლიერ მოქმედებს ტანტალის ფიზიკურ თვისებებზე. იზრდება მისი სიმტკიცე, სიმტკიცე, ელექტრული წინააღმდეგობა, მაგრამ მცირდება მაგნიტური მგრძნობელობა და კოროზიის წინააღმდეგობა.

ტანტალი- ღია ნაცრისფერი ლითონი ოდნავ მოლურჯო ელფერით. ცეცხლგამძლეობის თვალსაზრისით (დნობის წერტილი დაახლოებით 3000 ° C), ის მხოლოდ ვოლფრამისა და რენიუმს ჩამორჩება. მაღალი სიმტკიცე და სიმტკიცე მასში შერწყმულია შესანიშნავი პლასტიკური მახასიათებლებით. სუფთა ტანტალი კარგად ერგება სხვადასხვა მექანიკურ დამუშავებას, ადვილად იჭრება, მუშავდება ყველაზე თხელ ფურცლებში (დაახლოებით 0,04 მმ სისქის) და მავთულში.

ტანტალის აქვს კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსი (a = 3,296 Å); ატომური რადიუსი 1,46 Å, იონური რადიუსი Ta 2+ 0,88 Å, Ta 5+ 0,66 Å; სიმკვრივე 16,6 გ/სმ 3 20 °C-ზე; t pl 2996 °C; ჩ/კ 5300 °C; სპეციფიკური სითბო 0-100°C-ზე 0,142 კჯ/(კგ K); თერმული კონდუქტომეტრული 20-100 ° C 54.47 W / (m K) . წრფივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი 8.0 10 -6 (20-1500 °C); ელექტრული წინაღობა 0 °C-ზე 13,2 10 -8 ohm m, 2000 °C-ზე 87 10 -8 ohm m.

4,38 K-ზე ის ხდება ზეგამტარი. ტანტალი პარამაგნიტურია, სპეციფიური მაგნიტური მგრძნობელობაა 0,849 10 -6 (18 °C). სუფთა ტანტალი არის დრეკადი ლითონი, დამუშავებული წნევით სიცივეში მნიშვნელოვანი სამუშაო გამკვრივების გარეშე. ის შეიძლება დეფორმირებული იყოს შემცირების კოეფიციენტამდე 99% შუალედური ანეილირების გარეშე. ტანტალის გადასვლა დრეკადი მდგომარეობიდან მტვრევად მდგომარეობაში გაციებისას -196 °C-მდე არ გამოვლენილა.

ტანტალის ელასტიურობის მოდული არის 190 გნ/მ 2 (190 10 2 კგფ/მმ 2) 25 ° C ტემპერატურაზე. ადუღებული მაღალი სისუფთავის ტანტალის დაჭიმვის სიმტკიცე არის 206 MN/m2 (20.6 kgf/mm2) 27°C-ზე და 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) 490°C-ზე; დრეკადობა 36% (27°C) და 20% (490°C). სუფთა რეკრისტალიზებული ტანტალის ბრინელის სიმტკიცე არის 500 MN/m2 (50 kgf/mm2). ტანტალის თვისებები დიდწილად დამოკიდებულია მის სიწმინდეზე; წყალბადის, აზოტის, ჟანგბადის და ნახშირბადის მინარევები მეტალს მყიფეს ხდის.

მსოფლიოს წამყვანი ქვეყნების მეცნიერების ინტენსიური და სტრატეგიული ინდუსტრიების მუდმივი ზრდა შეინიშნება. ამ ზრდის დინამიკა განპირობებულია ორი ურთიერთდაკავშირებული მიზეზით. პირველი არის სამოქალაქო და სამხედრო მიზნებისთვის მაღალტექნოლოგიური პროდუქციის ხარისხის მახასიათებლების გაუმჯობესების აუცილებლობა. მეორე ის არის, რომ ტანტალი საუკეთესოდ შეეფერება პირველი პრობლემის გადასაჭრელად, რადგან მას აქვს ყველაზე ღირებული თვისებების შთამბეჭდავი სია, მათ შორის:

• განსაკუთრებული კოროზიის წინააღმდეგობა;
• უნიკალური წინააღმდეგობა აირებისა და მჟავების ქიმიური შეტევის მიმართ;
• მაღალი სიმკვრივე (16.6 გ / სმ 3) და სპეციფიკური ელექტრული სიმძლავრე;
• სუპერსიმტკიცე და პლასტიურობა;
• კარგი წარმოების უნარი (დამუშავება, შედუღება);
• სითბოს წინააღმდეგობა და სითბოს წინააღმდეგობა (დნობის წერტილი 3000°C);
• აირების შთანთქმის უნარი (ასობით ჯერ მეტი მისი მოცულობა);
• მაღალი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი;
• უნიკალური ბიოლოგიური თავსებადობა და მრავალი სხვა.

ტანტალის გამოყოფის ფორმები

მაღალტექნოლოგიური პროდუქტების წარმოებისთვის ტანტალი გამოიყენება როგორც სუფთა სახით, ასევე შენადნობების სახით. მისი გამოყენების ფართო სპექტრი განპირობებულია ტანტალის და ტანტალის შემცველი ნახევარფაბრიკატების დიდი არჩევანით. შემდგომი დამუშავებისთვის იწარმოება ტანტალის ღერო და ლენტი, ფირფიტები, დისკები, ინგოტები (კლასები ELP-1, ELP-2, ELP-3). ყველაზე მოთხოვნადია ტანტალის მავთული და ფურცლები, ასევე ფოლგა (TVCh და TVCh-1 ბრენდები) და კონდენსატორის კვალიფიკაციის ლითონის ფხვნილი. ფხვნილი შეადგენს ტანტალის მსოფლიო წარმოების დაახლოებით 60%-ს, რომელსაც მოიხმარს რადიო-ელექტრონული ინდუსტრია თანამედროვე "ჭკვიანი" ტექნოლოგიის ელემენტარული ბაზის შესაქმნელად. ბაზრის დაახლოებით 25% უჭირავს ტანტალის ფურცელსა და მავთულს, პლუს ფოლგას.

სურათი 1. პროდუქტები ტანტალისგან.

განაცხადები ტანტალისთვის

• ელექტროვაკუუმური მოწყობილობების წარმოება;
• ელექტრო და ელექტრონიკა;
• ტელეკომუნიკაციები და კომუნიკაციები;
• საჰაერო კოსმოსური ინდუსტრია;
• ქიმიური ინჟინერია;
• ბირთვული მრეწველობა;
• მყარი შენადნობების მეტალურგია;
• წამალი და ა.შ.

ტანტალი ელექტროვაკუუმ მოწყობილობებში

ელექტროვაკუუმური მოწყობილობების სამუშაო სივრცე ივსება სპეციალური გაზით ან ვაკუუმით, რომელშიც არის ორი (ანოდი და კათოდური) ან მეტი ელექტროდი, რომლებიც ქმნიან ემისიის დენს სივრცეში. ასეთ მოწყობილობებს მიეკუთვნება მაგნიტრონის ტიპის ელექტროვაკუუმური მიკროტალღური მოწყობილობები, მოწყობილობები რადარის, სანავიგაციო და ჰიდროაკუსტიკური სადგურებისთვის, ოსცილოსკოპები, ელემენტარული ნაწილაკების მრიცხველები, ელექტროვაკუუმური ფოტოცელები, რენტგენის მოწყობილობა, ვაკუუმური მილები და მრავალი სხვა. მთელ რიგ ელექტროვაკუუმურ მოწყობილობებში ტანტალი ემსახურება როგორც მასალას მიმღებებისთვის - მიმღებებისთვის, რომლებიც ინარჩუნებენ ღრმა ვაკუუმის მდგომარეობას კამერებში. ზოგიერთ მოწყობილობაში ელექტროდები ძალიან სწრაფად და ძლიერად თბება, ამიტომ მათში, როგორც „ცხელი ფიტინგი“, გამოიყენება თხელი ტანტალის ლენტი (T ან HDTV ბრენდი) ან მავთული (HDTV ბრენდი), რომელსაც შეუძლია დიდხანს იმუშაოს. დრო (ათიათასობით საათი) და სტაბილურად მუშაობენ მაღალ ტემპერატურაზე.ძაბვები და მერყევი ტემპერატურა.

ტანტალი მძიმე შენადნობების მეტალურგიაში

მეტალურგიულ ინდუსტრიაში ტანტალი გამოიყენება ზემყარი ცეცხლგამძლე შენადნობების შესაქმნელად, რომელთა კომპონენტებია ტანტალის კარბიდები (TT კლასი) და ვოლფრამი. ტანტალი-ვოლფრამის შენადნობებიდან (ბრენდები TV-15, TV-10, TV-5) აწარმოებენ ლითონის საჭრელ და გადამამუშავებელ ხელსაწყოებს, მძიმე „გვირგვინებს“ ქვასა და კომპოზიტებზე ხვრელების გასაბურღად. ტანტალისა და ნიკელის კარბიდის შენადნობები ადვილად ამუშავებენ ბრილიანტის ზედაპირს, არ ჩამოუვარდება მათ სიხისტე. ტანტალი (ბრინელის სიხისტე 1250-3500 მპა-მდე) გამოიყენება კრიოგენული დანადგარების ნაწილების დასამზადებლად, სპინერებისა და ჭურჭლის დასამზადებლად იშვიათი მიწიერი ლითონების დნობისა და გასაწმენდად და ჭურჭლის დასამზადებლად ლითონის ფხვნილების ცივი დაწნეხვისთვის.

ტანტალი ქიმიურ ინჟინერიაში

ქიმიურ ინჟინერიაში, ცივი წარმოქმნილი ტანტალის უწყვეტი მილი (HFC ბრენდი) და ფურცელი გამოიყენება ქიმიურად აგრესიულ გარემოში მომუშავე კოროზიისადმი მდგრადი აღჭურვილობის მშენებლობაში. ტანტალი გამოიყენება სხვადასხვა მჟავა რეზისტენტული სტრუქტურების (ხვეულები, შემრევი, დისტილერები, აერატორები, მილსადენების), ლაბორატორიული აღჭურვილობის, გათბობის და გაგრილების მოწყობილობების დასამზადებლად, რომლებიც მოქმედებენ მჟავებთან, მათ შორის კონცენტრირებულ ნივთიერებებთან კონტაქტში. ტანტალის კილიტა გამოიყენება ნაწილებისა და აღჭურვილობის ზედაპირის მოსაპირკეთებლად (თხელი თერმომექანიკური საფარი) გოგირდმჟავას, ამიაკის და ა.შ. წარმოების ხაზებზე.

ტანტალი მედიცინაში

ტანტალის აქვს უნიკალური თავსებადობა ცოცხალ ქსოვილებთან და არ არის უარყოფილი მათ მიერ. მედიცინაში ტანტალის მავთული გამოიყენება ძაფებისა და სამაგრების სახით კუნთოვანი ქსოვილების, მყესების, ნერვული ბოჭკოების და სისხლძარღვების დასამაგრებლად. მისგან ასევე მზადდება ბადეები თვალის პროთეზებისთვის, ხოლო ფურცლიდან - გულის კარდიოსტიმულატორების კორპუსი. რეკონსტრუქციულ ქირურგიაში ტანტალის ჯოხი და ლენტი განიხილება, როგორც არაალტერნატიული მასალა ძვლის პროთეზირებისა და ჩანაცვლებისთვის. განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს ტანტალის ფურცელს, როგორც თავის ქალას დაზიანებების „სარემონტო“ მასალას.

ტანტალი კოსმოსურ ინდუსტრიაში

როგორც მაღალი ტემპერატურის სტრუქტურული მასალა, ტანტალის ფურცელი გამოიყენება კოსმოსურ ინდუსტრიაში რაკეტებისა და თვითმფრინავების კრიტიკული კომპონენტების წარმოებისთვის. მაგალითად, ტანტალი გამოიყენება რაკეტების ცხვირის ნაწილების და თხევადი საწვავის ტურბორეაქტიული ძრავების გაზის ტურბინების სითბოს მდგრადი პირების დასამზადებლად. ტანტალის შენადნობებისგან იწარმოება საქშენების ნაწილები, დამწვრობები და ა.შ.

ტანტალი ატომურ ინდუსტრიაში

ტანტალის მილები (TVCh ბრენდი) გამოიყენება ბირთვული ენერგეტიკული სისტემებისთვის სითბოს გადამცვლელების დასამზადებლად, რომლებიც მდგრადია ზედმეტად გახურებული დნობისა და ცეზიუმის ორთქლის მიმართ. თერმობირთვული რეაქტორების ზეგამტარებისთვის დიფუზიური ბარიერები წარმოებულია ტანტალისგან. რადიოაქტიური იზოტოპი ტანტალი -182 გამოიყენება სხივურ თერაპიაში. პლატინით დაფარული თხელი ტანტალის მავთული (50-100 მიკრონი) გამოიყენება როგორც გამა გამოსხივების ინტერსტიციული წყარო, რომელსაც აქვს წერტილის ეფექტი კიბოს უჯრედებზე. 2018 წლის დასაწყისში მედიაში გაჩნდა ინფორმაცია, რომ ჩინელი მეცნიერები სამხედრო მიზნებისთვის ატარებდნენ ექსპერიმენტებს ტანტალი-182-ით. ექსპერიმენტების არსი არ იყო გამჟღავნებული, მაგრამ, სავარაუდოდ, შეიძლება ვისაუბროთ ტანტალის იზოტოპის გამოყენებაზე, როგორც „ბინძური“ ბომბების „გამამრავლებელი“ აგენტის შესახებ.

ტანტალი ელექტრო ინჟინერიასა და ელექტრონიკაში

ტანტალის ფხვნილი (TU95.250-74) გამოიყენება სატელეკომუნიკაციო, მიკროელექტრონული და კომპიუტერული აღჭურვილობის თანამედროვე კონდენსატორების წარმოებაში. მინიატურული ზომებით, ისინი აჭარბებენ სხვა ელექტროლიტურ კონდენსატორების უმეტესობას ერთეული მოცულობის სპეციფიკური სიმძლავრის თვალსაზრისით, ისინი გამოირჩევიან დიდი სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონით და მაღალი საიმედოობით. ტანტალის კონდენსატორები ინარჩუნებენ თავის მახასიათებლებს შენახვის რეჟიმში 25 წლამდე, ხოლო ექსპლუატაციის რეჟიმში მათ შეუძლიათ 150 ათას საათამდე მუშაობა. დღეს ტანტალის კონდენსატორები წარმოდგენილია თითქმის ყველა სმარტფონის, კომპიუტერის, სათამაშო კონსოლის მიკროსქემებზე და ასევე სამხედრო აღჭურვილობაში. ტანტალი გამოიყენება ელექტრული დენის გამსწორებლებში, რადგან მას აქვს მხოლოდ ერთი მიმართულებით გავლის უნარი.

სურათი 2. ტანტალის კონდენსატორი.

დასკვნა

გარდა ზემოაღნიშნულისა, ტანტალის ღერო და ფურცელი, ფოლგა, მავთული, ფხვნილი გამოიყენება ათობით და ასობით სხვა პრობლემის გადასაჭრელად. მეტალურგიაში ტანტალი გამოიყენება როგორც შენადნობი სტაბილიზატორი კომპონენტი მძიმე, კოროზიისადმი მდგრადი, სითბოს მდგრადი ფოლადების და შენადნობების წარმოებაში. ტანტალის ნაერთები მოქმედებენ როგორც კატალიზატორები ქიმიური წარმოების პროცესებში, როგორიცაა სინთეზური რეზინი. ტანტალიმ აჩვენა მაღალი ეფექტურობა ოპტიკაში, რადგან მინაზე დამატებისას ის ზრდის მის რეფრაქციულ ინდექსს, რაც შესაძლებელს ხდის ლინზების გაკეთებას არა სფერული, არამედ უფრო თხელი და ბრტყელი, თუნდაც მაღალი დიოპტრიის დროს. სამკაულებში ტანტალი პლატინთან ერთად გამოიყენება სამაჯურების, საათების და შადრევანი კალმების სამაგრების წარმოებაში. ეჭვგარეშეა, რომ ტანტალი არის ერთ-ერთი ყველაზე მოთხოვნადი და პერსპექტიული ლითონი, რომელიც გამოიყენება მაღალტექნოლოგიურ ინდუსტრიებში და, როგორც ვხედავთ, არა მხოლოდ მათში.

ტანტალი (Ta) არის ელემენტი ატომური ნომრით 73 და ატომური წონა 180,948. ეს არის მეხუთე ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის ელემენტი, დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდი. ტანტალი თავისუფალ მდგომარეობაში ნორმალურ პირობებში არის პლატინის ნაცრისფერი ლითონი ოდნავ ტყვიის ელფერით, რაც არის ოქსიდის ფირის წარმოქმნის შედეგი (Ta 2 O 5). ტანტალი არის მძიმე, ცეცხლგამძლე, საკმაოდ მყარი, მაგრამ არა მყიფე ლითონი, ამავდროულად ის ძალიან ელასტიურია, კარგად დამუშავებადი, განსაკუთრებით მისი სუფთა სახით.

ბუნებაში, ტანტალი გვხვდება ორი იზოტოპის სახით: სტაბილური 181 Ta (99,99%) და რადიოაქტიური 180 Ta (0,012%), ნახევარგამოყოფის პერიოდით 10 12 წელი. ხელოვნურად მიღებული რადიოაქტიურიდან 182 Ta (ნახევარგამოყოფის პერიოდი 115,1 დღე) გამოიყენება როგორც იზოტოპური მიკვლევა.

ელემენტი აღმოაჩინა 1802 წელს შვედმა ქიმიკოსმა A.G. Ekeberg-მა ფინეთსა და შვედეთში აღმოჩენილ ორ მინერალში. მას ეწოდა ძველი ბერძნული მითების გმირის ტანტალის სახელი მისი ამოცნობის სირთულის გამო. დიდი ხნის განმავლობაში, მინერალები კოლუმბიტი, რომელიც შეიცავს კოლუმბიუმს (ნიობიუმი) და ტანტალიტი, რომელიც შეიცავს ტანტალის, ერთნაირად ითვლებოდა. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს ორი ელემენტი ერთმანეთის ხშირი თანამგზავრია და მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია. ეს მოსაზრება დიდი ხნის განმავლობაში ჭეშმარიტად ითვლებოდა ყველა ქვეყნის ქიმიკოსებს შორის, მხოლოდ 1844 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როზმა კვლავ შეისწავლა კოლუმბიტები და ტანტალიტები სხვადასხვა ადგილიდან და მათში აღმოაჩინა ახალი ლითონი, მსგავსი თვისებებით ტანტალი. ეს იყო ნიობიუმი. პლასტიკური სუფთა მეტალის ტანტალი პირველად მიიღო გერმანელმა მეცნიერმა ვ.ფონ ბოლტონმა 1903 წელს.

ტანტალის წიაღისეულის ძირითადი საბადოები განლაგებულია ფინეთში, სკანდინავიაში, ჩრდილოეთ ამერიკაში, ბრაზილიაში, ავსტრალიაში, საფრანგეთში, ჩინეთში და რიგ სხვა ქვეყნებში.

იმის გამო, რომ ტანტალის აქვს მრავალი ღირებული თვისება - კარგი დრეკადობა, მაღალი სიმტკიცე, შედუღება, კოროზიის წინააღმდეგობა ზომიერ ტემპერატურაზე, ცეცხლგამძლეობა და რიგი სხვა მნიშვნელოვანი თვისებები - სამოცდამესამე ელემენტის გამოყენება ძალიან ფართოა. ტანტალის გამოყენების ყველაზე მნიშვნელოვანი სფეროა ელექტრონიკა და მანქანათმშენებლობა. მსოფლიოში ტანტალის წარმოების დაახლოებით მეოთხედი მიდის ელექტრო და ვაკუუმ ინდუსტრიაში. ელექტრონიკაში მას იყენებენ ელექტროლიტური კონდენსატორების, მაღალი სიმძლავრის ნათურების ანოდების და ბადეების დასამზადებლად. ქიმიურ მრეწველობაში ტანტალი გამოიყენება მანქანების ნაწილების დასამზადებლად, რომლებიც გამოიყენება მჟავების წარმოებაში, რადგან ამ ელემენტს აქვს განსაკუთრებული ქიმიური წინააღმდეგობა. ტანტალი არ იშლება ისეთ ქიმიურად აგრესიულ გარემოშიც კი, როგორიც aqua regia! ტანტალის ჭურჭელში, ლითონები, როგორიცაა იშვიათი მიწები, დნება. მისგან მზადდება მაღალტემპერატურული ღუმელების გამათბობლები. გამომდინარე იქიდან, რომ ტანტალი არ ურთიერთქმედებს ადამიანის ორგანიზმის ცოცხალ ქსოვილებთან და არ აზიანებს მათ, ქირურგიაში გამოიყენება მოტეხილობების დროს ძვლების ერთმანეთთან დასამაგრებლად. თუმცა, ასეთი ძვირფასი ლითონის მთავარი მომხმარებელი მეტალურგიაა (45%-ზე მეტი). ბოლო წლებში ტანტალი სულ უფრო მეტად გამოიყენება, როგორც შენადნობი ელემენტი სპეციალურ ფოლადებში - მძიმე, კოროზიისადმი მდგრადი, სითბოს მდგრადი. გარდა ამისა, ბევრი სტრუქტურული მასალა სწრაფად კარგავს თბოგამტარობას: მათ ზედაპირზე წარმოიქმნება ცუდად თბოგამტარი ოქსიდი ან მარილის ფილმი. ტანტალისა და მისი შენადნობებისგან დამზადებულ კონსტრუქციებს ასეთი პრობლემები არ ექმნებათ. მათზე წარმოქმნილი ოქსიდის ფილმი თხელია და კარგად ატარებს სითბოს, უფრო მეტიც, მას აქვს დამცავი ანტიკოროზიული თვისებები.

ღირებულია არა მხოლოდ სუფთა ტანტალი, არამედ მისი ნაერთებიც. ასე რომ, ტანტალის კარბიდის მაღალი სიმტკიცე გამოიყენება კარბიდის ხელსაწყოების წარმოებაში ლითონის მაღალსიჩქარიანი ჭრისთვის. ტანტალი-ვოლფრამის შენადნობები იძლევა სითბოს წინააღმდეგობას მათგან დამზადებულ ნაწილებს.

ბიოლოგიური თვისებები

მაღალი ბიოლოგიური თავსებადობის გამო - ცოცხალ ქსოვილებთან შეხვედრის უნარი სხეულის გაღიზიანებისა და უარყოფის გარეშე - ტანტალიმ ფართო გამოყენება ჰპოვა მედიცინაში, ძირითადად რეკონსტრუქციულ ქირურგიაში - ადამიანის სხეულის აღსადგენად. ტანტალის თხელი ფირფიტები გამოიყენება თავის ქალას დაზიანებისთვის - ისინი ხურავს თავის ქალას მოტეხილობებს. მედიცინამ იცის შემთხვევა, როცა ხელოვნურ ყურს ტანტალის ფირფიტისგან ამზადებდნენ, თეძოდან გადანერგილმა კანმა კი ისე კარგად და სწრაფად იფეთქა, რომ მალე ხელოვნური ორგანო ნამდვილისგან ვერ გამოირჩეოდა. ტანტალის ძაფები გამოიყენება დაზიანებული კუნთოვანი ქსოვილის აღდგენისთვის. ქირურგები ოპერაციების შემდეგ მუცლის ღრუს კედლებს ტანტალის ფირფიტებით ამაგრებენ. სისხლძარღვებიც კი შეიძლება დაუკავშირდეს ტანტალის კავებით. ამ უნიკალური მასალის ქსელები გამოიყენება თვალის პროთეზების წარმოებაში. მყესები იცვლება ამ ლითონის ძაფებით და ნერვული ბოჭკოებიც კი იკერება.

არანაკლებ ფართოდ გამოიყენება ტანტალის პენტოქსიდი Ta 2 O 5 - მისი ნარევი მცირე რაოდენობით რკინის ტრიოქსიდთან ერთად შემოთავაზებულია გამოიყენოს სისხლის კოაგულაციის დასაჩქარებლად.

ბოლო ათწლეულში ვითარდებოდა მედიცინის ახალი ფილიალი, რომელიც დაფუძნებულია მოკლე დიაპაზონის სტატიკური ელექტრული ველების გამოყენებაზე ადამიანის ორგანიზმში დადებითი ბიოლოგიური პროცესების სტიმულირებისთვის. უფრო მეტიც, ელექტრული ველები წარმოიქმნება არა ტრადიციული ელექტრული ენერგიის წყაროებიდან მაგისტრალური ან ბატარეის მიწოდებით, არამედ ავტონომიურად მოქმედი ელექტრული საფარის გამო (დიელექტრიკი, რომელიც დიდხანს ინარჩუნებს არაკომპენსირებულ ელექტრულ მუხტს), რომლებიც დეპონირებულია იმპლანტებზე სხვადასხვა მიზნით, ფართოდ გამოიყენება. მედიცინაში.

დღეისათვის, ტანტალის პენტოქსიდის ელექტრული ფენების გამოყენების დადებითი შედეგები მიღებულია მედიცინის შემდეგ სფეროებში: ყბა-სახის ქირურგია (Ta 2 O 5-ით დაფარული იმპლანტების გამოყენება გამორიცხავს ანთებითი პროცესების წარმოქმნას, ამცირებს ტრანსპლანტაციის დროს. იმპლანტი); ორთოპედიული სტომატოლოგია (აკრილის პლასტმასისგან დამზადებული პროთეზების დაფარვა ტანტალის პენტოქსიდის ფირით გამორიცხავს აკრილატების მიმართ შეუწყნარებლობით გამოწვეულ ყველა შესაძლო პათოლოგიურ გამოვლინებას); ქირურგია (ელექტრეტის აპლიკატორის გამოყენება კანისა და შემაერთებელი ქსოვილის დეფექტების სამკურნალოდ ხანგრძლივი არასამკურნალო ჭრილობის პროცესებით, ნაწოლებით, ნეიროტროფიული წყლულებით, თერმული დაზიანებით); ტრავმატოლოგია და ორთოპედია (ძვლის ქსოვილის განვითარების დაჩქარება ადამიანის საყრდენ-მამოძრავებელი სისტემის მოტეხილობებისა და დაავადებების სამკურნალოდ ელექტრიტის საფარის ფირის მიერ შექმნილი სტატიკური ველის გავლენის ქვეშ).

ყველა ეს უნიკალური სამეცნიერო განვითარება შესაძლებელი გახდა პეტერბურგის სახელმწიფო ელექტროტექნიკური უნივერსიტეტის (LETI) სპეციალისტების სამეცნიერო მუშაობის წყალობით.

გარდა ზემოაღნიშნული ადგილებისა, სადაც უკვე გამოიყენება ან შემოტანილია ტანტალის პენტოქსიდის უნიკალური საფარები, არის განვითარებები, რომლებიც საწყის ეტაპზეა. ეს მოიცავს განვითარებას მედიცინის შემდეგ სფეროებში: კოსმეტოლოგია (მასალის წარმოება, რომელიც დაფუძნებულია ტანტალის პენტოქსიდის საფარებზე, რომელიც ჩაანაცვლებს "ოქროს ძაფებს"); კარდიოქირურგია (ხელოვნური სისხლძარღვების შიდა ზედაპირზე ელექტრული ფირების დადება, ხელს უშლის თრომბის წარმოქმნას); ართროპლასტიკა (პროთეზების უარყოფის რისკის შემცირება, რომლებიც მუდმივ ურთიერთქმედებაშია ძვლოვან ქსოვილთან). გარდა ამისა, იქმნება ქირურგიული ინსტრუმენტი, რომელიც დაფარულია ტანტალის პენტოქსიდის ფირით.

ცნობილია, რომ ტანტალი ძალიან მდგრადია აგრესიული მედიის მიმართ, ამაზე არაერთი ფაქტი მოწმობს. ასე რომ, 200 ° C ტემპერატურაზე, ამ ლითონზე არ მოქმედებს აზოტის მჟავა სამოცდაათი პროცენტით! გოგირდის მჟავაში 150 ° C ტემპერატურაზე, ტანტალის კოროზია ასევე არ შეინიშნება, ხოლო 200 ° C ტემპერატურაზე, ლითონი კოროზირდება, მაგრამ მხოლოდ 0,006 მმ წელიწადში!

ცნობილია შემთხვევა, როდესაც ერთ საწარმოში, რომელიც იყენებდა აირისებრ წყალბადის ქლორიდს, უჟანგავი ფოლადის ნაწილები ჩაიშალა რამდენიმე თვის შემდეგ. თუმცა, როგორც კი ფოლადი შეიცვალა ტანტალით, უწვრილესი ნაწილებიც კი (0,3 ... 0,5 მმ სისქით) პრაქტიკულად განუსაზღვრელი აღმოჩნდა - მათი მომსახურების ვადა 20 წლამდე გაიზარდა!

ტანტალი, ნიკელთან და ქრომთან ერთად, ფართოდ გამოიყენება როგორც ანტიკოროზიული საფარი. ისინი ფარავს სხვადასხვა ფორმისა და ზომის ნაწილებს: ჭურჭელს, მილებს, ფურცლებს, სარაკეტო საქშენებს და სხვა მრავალი. უფრო მეტიც, მასალა, რომელზეც გამოიყენება ტანტალის საფარი, შეიძლება იყოს ძალიან მრავალფეროვანი: რკინა, სპილენძი, გრაფიტი, კვარცი, მინა და სხვა. ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ ტანტალის საფარის სიმტკიცე სამ-ოთხჯერ აღემატება ტექნიკური ტანტალის სიმტკიცეს ანეილირებული სახით!

გამომდინარე იქიდან, რომ ტანტალი ძალიან ღირებული ლითონია, მისი ნედლეულის ძიება დღესაც გრძელდება. მინერალოლოგებმა აღმოაჩინეს, რომ ჩვეულებრივი გრანიტები, სხვა ძვირფასი ელემენტების გარდა, შეიცავს ტანტალსაც. გრანიტის ქანებიდან ტანტალის მოპოვების მცდელობა გაკეთდა ბრაზილიაში, მიიღეს ლითონი, მაგრამ ასეთმა წარმოებამ ვერ მიაღწია სამრეწველო მასშტაბებს - პროცესი უკიდურესად ძვირი და რთული აღმოჩნდა.

თანამედროვე ელექტროლიტური ტანტალის კონდენსატორები სტაბილურია ექსპლუატაციაში, საიმედო და გამძლეა. ამ მასალისგან დამზადებულ მინიატურულ კონდენსატორებს, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა ელექტრონულ სისტემაში, ზემოაღნიშნული უპირატესობების გარდა, აქვთ ერთი უნიკალური თვისება: მათ შეუძლიათ თავად გააკეთონ რემონტი! როგორ ხდება ეს? დავუშვათ, რომ იზოლაციის მთლიანობა დარღვეულია ძაბვის ვარდნის გამო, ან სხვა მიზეზის გამო - მყისიერად კვლავ წარმოიქმნება საიზოლაციო ოქსიდის ფილმი ავარიის ადგილზე და კონდენსატორი აგრძელებს მუშაობას, თითქოს არაფერი მომხდარა!

ეჭვგარეშეა, ტერმინი "ჭკვიანი მეტალი", რომელიც გაჩნდა მე -20 საუკუნის შუა ხანებში, ანუ ლითონი, რომელიც ეხმარება ჭკვიანი მანქანების მუშაობას, სამართლიანად შეიძლება მიეკუთვნოს ტანტალის.

ზოგიერთ რაიონში ტანტალი ცვლის და ზოგჯერ კონკურენციასაც კი უწევს პლატინას! ასე რომ, საიუველირო სამუშაოებში ტანტალი ხშირად ანაცვლებს უფრო ძვირადღირებულ კეთილშობილ ლითონს სამაჯურების, საათების ყუთების და სხვა სამკაულების წარმოებაში. სხვა სფეროში ტანტალი წარმატებით კონკურენციას უწევს პლატინას - ამ ლითონისგან დამზადებული სტანდარტული ანალიტიკური წონები ხარისხით არ ჩამოუვარდება პლატინის.

გარდა ამისა, ტანტალი გამოიყენება როგორც უფრო ძვირი ირიდიუმის შემცვლელი ავტომატური კალმების ღეროების წარმოებაში.

უნიკალური ქიმიური თვისებების გამო, ტანტალიმ იპოვა გამოყენება, როგორც კათოდების მასალა. ასე რომ, ტანტალის კათოდები გამოიყენება ოქროსა და ვერცხლის ელექტროლიტური გამოყოფისთვის. მათი ღირებულება მდგომარეობს იმაში, რომ ძვირფასი ლითონების ნალექი შეიძლება ჩამოიბანოთ აკვა რეგიით, რომელიც არ აზიანებს ტანტალის.

ნამდვილად შეიძლება ვისაუბროთ იმაზე, რომ არის რაღაც სიმბოლური, თუ არა თუნდაც მისტიკური, იმაში, რომ შვედ ქიმიკოსს ეკებერგს, რომელიც ცდილობდა ახალი ნივთიერების მჟავებით გაჯერებას, "წყურვილმა" დაარტყა და ახალ ელემენტს საპატივსაცემოდ დაარქვა. მითიური ბოროტმოქმედის შესახებ, რომელმაც მოკლა საკუთარი შვილი და უღალატა ღმერთებს. და ორასი წლის შემდეგ, აღმოჩნდა, რომ ამ ელემენტს შეუძლია სიტყვასიტყვით "შეკეროს" ადამიანი და კიდევ "შეცვალოს" მისი მყესები და ნერვები! ირკვევა, რომ ქვესკნელში დაღუპული მოწამე, რომელიც პიროვნების დახმარებით გამოისყიდის თავის დანაშაულს, ცდილობს ღმერთებს პატიება სთხოვოს ...

ისტორია

ტანტალუსი არის ძველი ბერძნული მითების გმირი, ლიდიის ან ფრიგიის მეფე, ზევსის ვაჟი. მან გაამხილა ოლიმპიური ღმერთების საიდუმლოებები, მოიპარა ამბროსია მათი ქეიფიდან და ოლიმპიელებს უმასპინძლა კერძი, რომელიც მომზადებული იყო საკუთარი შვილის პელოპსის სხეულიდან, რომელიც მან ასევე მოკლა. თავისი სისასტიკისთვის ტანტალუსს ღმერთებმა მიუსაჯეს შიმშილის, წყურვილის და შიშის მარადიული ტანჯვა ჰადესის ქვესკნელში. მას შემდეგ ის კისერამდე დგას გამჭვირვალე კრისტალურად სუფთა წყალში, ტოტები კი თავისკენ იხრება მწიფე ხილის სიმძიმის ქვეშ. მხოლოდ ის ვერ იკლავს ვერც წყურვილს და ვერც შიმშილს - წყალი როგორც კი სცდება დალევას, ტოტებს კი ქარი ასწევს, მშიერი მკვლელის ხელით. ტანტალუსის თავზე კლდე კიდია, რომელიც ნებისმიერ წამს შეიძლება ჩამოინგრა და უბედურ ცოდვილს სამუდამოდ იტანჯოს შიშისგან. ამ მითის წყალობით წარმოიშვა გამოთქმა "ტანტალის ტანჯვა", რომელიც აღნიშნავს აუტანელ ტანჯვას, ტანჯვისგან თავის დაღწევის უსხეულო მცდელობებს. როგორც ჩანს, შვედი ქიმიკოსის ეკებერგის წარუმატებელი მცდელობების დროს 1802 წელს მის მიერ აღმოჩენილი „დედამიწა“ მჟავებში დაშლილიყო და მისგან ახალი ელემენტის გამოყოფა, სწორედ ეს გამოთქმა მოუვიდა მას გონებაში. მეცნიერს არაერთხელ მოეჩვენა, რომ ის მიზანთან ახლოს იყო, მაგრამ მან ვერ შეძლო ახალი ლითონის სუფთა სახით იზოლირება. ასე გაჩნდა ახალი ელემენტის „მოწამე“ სახელი.

ტანტალის აღმოჩენა მჭიდრო კავშირშია კიდევ ერთი ელემენტის - ნიობიუმის აღმოჩენასთან, რომელიც ერთი წლით ადრე გაჩნდა და თავდაპირველად კოლუმბია ერქვა, რომელიც მას აღმომჩენმა გაჩეტმა აჩუქა. ეს ელემენტი არის ტანტალის ტყუპისცალი, რომელიც ახლოსაა მას მრავალი თვისებით. სწორედ ამ სიახლოვეს შეჰყავდათ შეცდომაში ქიმიკოსები, რომლებიც დიდი კამათის შემდეგ მივიდნენ მცდარ დასკვნამდე, რომ ტანტალი და კოლუმბი ერთი და იგივე ელემენტია. ეს ბოდვა ორმოც წელზე მეტ ხანს გაგრძელდა, სანამ 1844 წელს ცნობილმა გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როუზმა, სხვადასხვა საბადოებიდან კოლუმბიტებისა და ტანტალიტების ხელახალი შესწავლის პროცესში, დაამტკიცა, რომ კოლუმბი დამოუკიდებელი ელემენტია. გაჩეტის მიერ შესწავლილი კოლუმბია იყო ნიობიუმი ტანტალის მაღალი შემცველობით, რამაც მეცნიერული სამყარო შეცდომაში შეიყვანა. ორი ელემენტის ასეთი ოჯახური სიახლოვის საპატივცემულოდ, როზამ კოლუმბიას ახალი სახელი დაარქვა, ნიობიუმი - ფრიგიის მეფის ტანტალის ნიობიას ქალიშვილის პატივსაცემად. და მიუხედავად იმისა, რომ როზმა ასევე დაუშვა შეცდომა, თითქოს აღმოაჩინა კიდევ ერთი ახალი ელემენტი, რომელსაც მან დაარქვა პელოპიუსი (ტანტალუსის ვაჟის, პელოპსის პატივსაცემად), მისი ნამუშევარი გახდა საფუძველი მკაცრი განსხვავებისა ნიობიუმსა (კოლუმბიუმი) და ტანტალის შორის. მხოლოდ, როუზის ჩვენების შემდეგაც კი, ტანტალი და ნიობიუმი დიდი ხნის განმავლობაში აირია. ასე რომ, ტანტალს კოლუმბიუმი ერქვა, რუსეთში კოლუმბიუმი. ჰესი თავის „სუფთა ქიმიის საფუძვლებში“ მეექვსე გამოცემამდე (1845) საუბრობს მხოლოდ ტანტალიზე, კოლუმბიის ხსენების გარეშე; დვიგუბსკის (1824) აქვს სახელი - ტანტალი. ასეთი შეცდომები და დათქმები გასაგებია - ტანტალისა და ნიობიუმის გამოყოფის მეთოდი მხოლოდ 1866 წელს შეიმუშავა შვეიცარიელმა ქიმიკოსმა მარნინაკმა და, როგორც ასეთი, სუფთა ელემენტარული ტანტალი ჯერ კიდევ არ არსებობდა: ბოლოს და ბოლოს, მეცნიერებმა შეძლეს ამ ლითონის სუფთა სახით მიღება. კომპაქტური ფორმა მხოლოდ მე-20 საუკუნეში. პირველი, ვინც შეძლო მეტალის ტანტალის მიღება, იყო გერმანელი ქიმიკოსი ფონ ბოლტონი და ეს მხოლოდ 1903 წელს მოხდა. ადრე, რა თქმა უნდა, ცდილობდნენ სუფთა მეტალის ტანტალის მოპოვებას, მაგრამ ქიმიკოსების ყველა მცდელობა წარუმატებელი აღმოჩნდა. მაგალითად, ფრანგმა ქიმიკოსმა მოისანმა მიიღო ლითონის ფხვნილი, მისი თქმით - სუფთა ტანტალი. თუმცა, ეს ფხვნილი, მიღებული ტანტალის პენტოქსიდის Ta 2 O 5 ნახშირბადით ელექტრო ღუმელში შემცირებით, არ იყო სუფთა ტანტალი, ფხვნილი შეიცავდა 0,5% ნახშირბადს.

შედეგად, სამოცდამესამე ელემენტის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების დეტალური შესწავლა მხოლოდ მეოცე საუკუნის დასაწყისში გახდა შესაძლებელი. კიდევ რამდენიმე წლის განმავლობაში ტანტალიმ ვერ იპოვა პრაქტიკული გამოყენება. მხოლოდ 1922 წელს შეიძლებოდა მისი გამოყენება AC გამსწორებლებში.

ბუნებაში ყოფნა

სამოცდამესამე ელემენტის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში (კლარკი) არის 2,5∙10 -4% წონით. ტანტალი მჟავე ქანების - გრანიტისა და დანალექი ჭურვების დამახასიათებელი ელემენტია, რომლებშიც მისი საშუალო შემცველობა აღწევს 3,5 ∙ 10 -4%, რაც შეეხება ულტრაბაზისურ და ძირითად ქანებს - მანტიის ზედა ნაწილებს და დედამიწის ქერქის ღრმა ნაწილებს, კონცენტრაცია. ტანტალი გაცილებით დაბალია: 1 .8∙10 -6%. ცეცხლოვანი წარმოშობის ქანებში, ტანტალი დაფანტულია, ისევე როგორც ბიოსფეროში, რადგან ის იზომორფულია მრავალი ქიმიური ელემენტით.

დედამიწის ქერქში ტანტალის დაბალი შემცველობის მიუხედავად, მისი მინერალები ძალიან გავრცელებულია - მათგან ასზე მეტია, როგორც ტანტალის მინერალები, ასევე ტანტალის შემცველი საბადოები, ყველა მათგანი წარმოიქმნება მაგმატურ აქტივობასთან დაკავშირებით (ტანტალიტი, კოლუმბიტი). , ლოპარიტი, პიროქლორი და სხვა). ყველა მინერალში ტანტალის თან ახლავს ნიობიუმი, რაც აიხსნება ელემენტების უკიდურესი ქიმიური მსგავსებით და მათი იონების თითქმის იდენტური ზომით.

რეალურად ტანტალის საბადოებს აქვთ Ta 2 O 5 თანაფარდობა: Nb 2 O 5 ≥1. ტანტალის საბადოების ძირითადი მინერალებია კოლუმბიტ-ტანტალიტი (Ta 2 O 5 შემცველობა 30-45%), ტანტალიტი და მანგანოტანტალიტი (Ta 2 O 5 45-80%), ვოჯინიტი (Ta, Mn, Sn) 3 O 6 (Ta 2). O 5 60-85%), მიკროლიტი Ca 2 (Ta, Nb) 2 O 6 (F, OH) (Ta 2 O 5 50-80%) და სხვა. ტანტალიტი (Fe, Mn)(Ta, Nb) 2 O 6-ს აქვს რამდენიმე სახეობა: ფეროტანტალიტი (FeO>MnO), მანგანოტანტალიტი (MnO>FeO). ტანტალიტი მოდის მრავალ ფერებში შავიდან წითელ-ყავისფერამდე. ტანტალ-ნიობიუმის მადნების ძირითადი მინერალები, საიდანაც ნიობიუმთან ერთად მოიპოვება ბევრად უფრო ძვირი ტანტალი, არის კოლუმბიტი (Ta 2 O 5 5-30%), ტანტალის შემცველი პიროქლორი (Ta 2 O 5 1-4%). , ლოპარიტი (Ta 2 O 5 0.4-0.8%), ჰეჩეტოლიტი (Ca, Tr, U) 2 (Nb, Ta) 2 O 6 (F, OH)∙nH 2 O (Ta 2 O 5 8-28%), იქსიოლიტი (Nb, Ta, Sn, W, Sc) 3 O 6 და ზოგიერთი სხვა. U, Th, TR-ის შემცველი ტანტალონიობატები მეტამიქტურია, ძალიან რადიოაქტიურია და შეიცავს ცვლადი რაოდენობით წყალს; ხშირია პოლიმორფული ცვლილებები. ტანტალონიობატები ქმნიან მცირე დისემინაციას, დიდი დანაწევრება იშვიათია (კრისტალები დამახასიათებელია ძირითადად ლოპარიტისთვის, პიროქლორისთვის და კოლუმბიტ-ტანტალიტისთვის). შეფერილობა შავი, მუქი ყავისფერი, მოყავისფრო ყვითელი. ჩვეულებრივ გამჭვირვალე ან ოდნავ გამჭვირვალე.

არსებობს ტანტალის საბადოების რამდენიმე ძირითადი სამრეწველო და გენეტიკური ტიპი. ნატრო-ლითიუმის ტიპის იშვიათი ლითონის პეგმატიტები წარმოდგენილია ზონირებული ვენური სხეულებით, რომლებიც შედგება ალბიტის, მიკროკლინის, კვარცის და, უფრო მცირე ზომით, სპოდუმენის ან პეტალიტისგან. იშვიათი ლითონის ტანტალის შემცველი გრანიტები (აპოგრანიტები) წარმოდგენილია მიკროკლინურ-კვარც-ალბიტის გრანიტების მცირე მარაგებითა და გუმბათებით, ხშირად გამდიდრებული ტოპაზითა და ლითიუმის მიკატებით, რომლებიც შეიცავს კოლუმბიტ-ტანტალიტისა და მიკროლიტის წვრილ გავრცელებას. გამჟღავნებული ქერქები, დელუვიურ-ალუვიური და ალუვიური პლაცერები, რომლებიც წარმოიქმნება პეგმატიტების განადგურებასთან დაკავშირებით, შეიცავს კასიტიტს და კოლუმბიტ-ტანტალიტის ჯგუფის მინერალებს. ლოპარიტის შემცველი ნეფელინური სიენიტები ლუჟავრიტისა და ფოლიალიტის შემადგენლობით.

გარდა ამისა, ტანტალ-ნიობიუმის რთული საბადოები, წარმოდგენილი კარბონატიტებითა და მასთან დაკავშირებული ფორსტერიტ-აპატიტ-მაგნიტიტის ქანებით, ჩართულია სამრეწველო გამოყენებაში; მიკროკლინო-ალბიტი რიბეკიტის ტუტე გრანიტები და გრანოზიენიტები და სხვა. ტანტალის გარკვეული რაოდენობა მოიპოვება გრიზენის საბადოებიდან ვოლფრამიტებიდან.

ტიტანის მადნების უდიდესი საბადოები განლაგებულია კანადაში (მანიტობა, ბერნიკის ტბა), ავსტრალიაში (გრინბუშები, პილბარა), მალაიზიასა და ტაილანდში (ტანტალის შემცველი თუნუქის საწყობები), ბრაზილიაში (პარაიბა, რიო გრანდე დო ნორტე), აფრიკის რიგ შტატებში. (ზაირი, ნიგერია, სამხრეთ როდეზია).

განაცხადი

ტანტალიმ თავისი ტექნიკური გამოყენება საკმაოდ გვიან იპოვა - მე-20 საუკუნის დასაწყისში იგი გამოიყენებოდა როგორც მასალა ელექტრო ნათურების ინკანდესენტური ძაფებისთვის, რაც განპირობებული იყო ამ ლითონის ისეთი ხარისხით, როგორიცაა ცეცხლგამძლეობა. თუმცა, მან მალე დაკარგა თავისი მნიშვნელობა ამ სფეროში, ჩაანაცვლა ნაკლებად ძვირი და უფრო ცეცხლგამძლე ვოლფრამი. ისევ, ტანტალი გახდა "ტექნიკურად შეუფერებელი" მე-20 საუკუნის ოციან წლებამდე, როდესაც მისი გამოყენება დაიწყეს AC გამსწორებლებში (ტანტალი, დაფარული ოქსიდის ფენით, გადის დენს მხოლოდ ერთი მიმართულებით), ხოლო ერთი წლის შემდეგ, რადიო მილებში. . ამის შემდეგ მეტალმა მოიპოვა აღიარება და მალე დაიწყო მრეწველობის უფრო და უფრო ახალი სფეროების დაპყრობა.

დღესდღეობით ტანტალი, თავისი უნიკალური თვისებების გამო, გამოიყენება ელექტრონიკაში (მაღალ სპეციფიკური ტევადობის კონდენსატორების წარმოება). ტანტალის მსოფლიო წარმოების დაახლოებით მეოთხედი მიდის ელექტრო და ვაკუუმ ინდუსტრიაში. როგორც თავად ტანტალის, ასევე მისი ოქსიდის ფირის მაღალი ქიმიური ინერტულობის გამო, ელექტროლიტური ტანტალის კონდენსატორები ძალიან სტაბილურია ექსპლუატაციაში, საიმედო და გამძლეა: მათი მომსახურების ვადა შეიძლება მიაღწიოს თორმეტ წელზე მეტს. რადიოინჟინერიაში ტანტალი გამოიყენება სარადარო აღჭურვილობაში. მინი ტანტალის კონდენსატორები გამოიყენება რადიო გადამცემებში, სარადარო დანადგარებში და სხვა ელექტრონულ სისტემებში.

ტანტალის მთავარი მომხმარებელი მეტალურგიაა, რომელიც იყენებს წარმოებული ლითონის 45%-ზე მეტს. ტანტალი აქტიურად გამოიყენება, როგორც შენადნობი ელემენტი სპეციალურ ფოლადებში - მძიმე, კოროზიისადმი მდგრადი, სითბოს მდგრადი. ამ ელემენტის დამატება ჩვეულებრივ ქრომის ფოლადებზე ზრდის მათ სიმტკიცეს და ამცირებს მტვრევადობას გამკვრივებისა და ადუღების შემდეგ. სითბოს მდგრადი შენადნობების წარმოება სარაკეტო და კოსმოსური ტექნოლოგიების დიდი აუცილებლობაა. იმ შემთხვევებში, როდესაც სარაკეტო საქშენები გაცივებულია თხევადი ლითონის მიერ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს კოროზია (ლითიუმი ან ნატრიუმი), ამის გაკეთება უბრალოდ შეუძლებელია ტანტალისა და ვოლფრამის შენადნობის გარეშე. გარდა ამისა, სითბოს მდგრადი ფოლადები გამოიყენება მაღალი ტემპერატურის ვაკუუმური ღუმელების, გამათბობლებისა და შემრევი გამათბობლების დასამზადებლად. ტანტალის კარბიდი (დნობის წერტილი 3880 °C) გამოიყენება მყარი შენადნობების წარმოებაში (ვოლფრამის და ტანტალის კარბიდების ნარევები - TT ინდექსით კლასები, ლითონის დამუშავების ურთულესი პირობებისა და უძლიერესი მასალების (ქვა, კომპოზიტები) მბრუნავი ბურღვისთვის. .

ტანტალით შენადნობი ფოლადი ფართოდ გამოიყენება, მაგალითად, ქიმიურ ინჟინერიაში. ყოველივე ამის შემდეგ, ასეთ შენადნობებს აქვთ განსაკუთრებული ქიმიური წინააღმდეგობა, ისინი დრეკადი, სითბოს მდგრადი და სითბოს მდგრადია, სწორედ ამ თვისებების წყალობით გახდა ტანტალი შეუცვლელი სტრუქტურული მასალა ქიმიური მრეწველობისთვის. ტანტალის აღჭურვილობა გამოიყენება მრავალი მჟავის წარმოებაში: მარილმჟავა, გოგირდის, აზოტის, ფოსფორის, ძმარმჟავას, აგრეთვე ბრომის, ქლორის და წყალბადის ზეჟანგი. მისგან მზადდება ხვეულები, დისტილერები, სარქველები, მიქსერები, აერატორები და ქიმიური აპარატის მრავალი სხვა ნაწილი. ზოგჯერ - მთელი აპარატი. ტანტალის კათოდები გამოიყენება ოქროსა და ვერცხლის ელექტროლიტური გამოყოფისთვის. ამ კათოდების უპირატესობა ის არის, რომ ოქროსა და ვერცხლის საბადო შეიძლება ჩამოიბანოთ აკვა რეგიით, რაც არ აზიანებს ტანტალის.

გარდა ამისა, ტანტალი გამოიყენება ინსტრუმენტაციაში (რენტგენის აპარატურა, საკონტროლო ინსტრუმენტები, დიაფრაგმები); მედიცინაში (მასალა რეკონსტრუქციული ქირურგიისთვის); ბირთვულ ენერგიაში - როგორც თბოგამცვლელი ატომური ენერგეტიკული სისტემებისთვის (ტანტალი ყველაზე სტაბილურია ყველა ლითონზე ზედმეტად გახურებულ დნობაში და ცეზიუმ-133 ორთქლში). ტანტალის აირების შთანთქმის მაღალი უნარი გამოიყენება ღრმა ვაკუუმის შესანარჩუნებლად (ელექტროვაკუუმური მოწყობილობები).

ბოლო წლებში ტანტალი გამოიყენება როგორც საიუველირო მასალა, იმის გამო, რომ მას შეუძლია შექმნას ნებისმიერი ფერის გამძლე ოქსიდის ფილმები ზედაპირზე.

ასევე ფართოდ გამოიყენება ტანტალის ნაერთები. ტანტალის პენტოქსიდი გამოიყენება ბირთვულ ტექნოლოგიაში მინის დნობისთვის, რომელიც შთანთქავს გამა გამოსხივებას. კალიუმის ფტოროტანტალატი გამოიყენება როგორც კატალიზატორი სინთეზური რეზინის წარმოებაში. ტანტალის პენტოქსიდი ასევე ასრულებს იგივე როლს ეთილის სპირტიდან ბუტადიენის წარმოებაში.

წარმოება

ცნობილია, რომ ტანტალის შემცველი მადნები იშვიათი და ღარიბია ამ ელემენტით. ტანტალის და მისი შენადნობების წარმოების ძირითადი ნედლეული არის ტანტალიტის და ლოპარიტის კონცენტრატები, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ 8% Ta 2 O 5 და 60% Nb 2 O 5-ზე მეტს. გარდა ამისა, დამუშავებულია ის მადნებიც, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ პროცენტის მეასედებს (Ta, Nb) 2 O 5!

ტანტალის წარმოების ტექნოლოგია საკმაოდ რთულია და ტარდება სამ ეტაპად: გახსნა ან დაშლა; ნიობიუმისგან ტანტალის გამოყოფა და მათი სუფთა ქიმიური ნაერთების მიღება; ტანტალის აღდგენა და დახვეწა.

ტანტალის კონცენტრატის გახსნა, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ტანტალის მოპოვება მადნებიდან, ხორციელდება ტუტეების (შერწყმის) ან ჰიდროფთორმჟავას (დაშლის) ან ჰიდროფთორმჟავას და გოგირდის მჟავების დახმარებით. შემდეგ გადადიან წარმოების მეორე ეტაპზე - ექსტრაქციით მოპოვება და ტანტალისა და ნიობიუმის გამოყოფა. ეს უკანასკნელი ამოცანა ძალიან რთულია ამ ლითონების ქიმიური თვისებების მსგავსებისა და მათი იონების თითქმის იდენტური ზომის გამო. ბოლო დრომდე, ლითონები განცალკევებული იყო მხოლოდ 1866 წელს შვეიცარიელი ქიმიკოსის მარნინაკის მიერ შემოთავაზებული მეთოდით, რომელმაც ისარგებლა კალიუმის ფტორტანტალატის და კალიუმის ფტორონიობატის განსხვავებული ხსნადობით განზავებულ ჰიდროფთორმჟავაში. თანამედროვე ინდუსტრიაში გამოიყენება ტანტალისა და ნიობიუმის გამოყოფის რამდენიმე მეთოდი: ექსტრაქცია ორგანული გამხსნელებით, ნიობიუმის პენტაქლორიდის შერჩევითი შემცირება, რთული ფტორიდის მარილების ფრაქციული კრისტალიზაცია, იონგამცვლელი ფისების გამოყოფა და ქლორიდების რექტიფიკაცია. ამჟამად, გამოყოფის ყველაზე ხშირად გამოყენებული მეთოდი (ის ასევე ყველაზე სრულყოფილია) არის მოპოვება ტანტალის და ნიობიუმის ფტორიდის ნაერთების ხსნარებიდან, რომლებიც შეიცავს ჰიდროფტორულ და გოგირდის მჟავებს. ამავდროულად, ტანტალი და ნიობიუმი ასევე იწმინდება სხვა ელემენტების მინარევებისაგან: სილიციუმი, ტიტანი, რკინა, მანგანუმი და სხვა მონათესავე ელემენტები. რაც შეეხება ლოპარიტის მადნებს, მათი კონცენტრატები მუშავდება ქლორის მეთოდით, ტანტალისა და ნიობიუმის ქლორიდების კონდენსატის წარმოებით, რომლებიც შემდგომში გამოყოფილია რექტიფიკაციის მეთოდით. ქლორიდების ნარევის გამოყოფა შედგება შემდეგი ეტაპებისგან: წინასწარი რექტიფიკაცია (ტანტალისა და ნიობიუმის ქლორიდების გამოყოფა თანმხლები მინარევებისაგან), ძირითადი რექტიფიკაცია (სუფთა NbCl 5 და TaCl 5 კონცენტრატის მისაღებად) და ტანტალის ფრაქციის საბოლოო რექტიფიკაცია (სიწმინდის მიღება). 5). დაკავშირებული ლითონების გამოყოფის შემდეგ, ტანტალის ფაზა დალექილია და იწმინდება მაღალი სისუფთავის კალიუმის ფტორტანტალატის მისაღებად (KCl-ის გამოყენებით).

ტანტალის ლითონი მიიღება მისი მაღალი სისუფთავის ნაერთების შემცირებით, რისთვისაც შეიძლება რამდენიმე მეთოდის გამოყენება. ეს არის ტანტალის რედუქცია პენტოქსიდიდან ჭვარტლთან ერთად 1800-2000 °C ტემპერატურაზე (კარბოთერმული მეთოდი), ან კალიუმის ფტორტანტალატის შემცირება ნატრიუმით გაცხელებისას (ნატრიუმის თერმული მეთოდი), ან ელექტროქიმიური შემცირება კალიუმის ფტორტანტალატი შემცველი დნობისგან. და ტანტალის ოქსიდი (ელექტროლიტური მეთოდი). ასეა თუ ისე, ლითონი მიიღება ფხვნილის სახით 98-99% სისუფთავით. ლუქებში ლითონის მისაღებად მას ადუღებენ ფხვნილისგან წინასწარ შეკუმშული ბლანკების სახით. შედუღება ხდება 2500–2700 °C ტემპერატურაზე დენის გავლის გზით ან ვაკუუმში 2200–2500 °C ტემპერატურაზე გაცხელებით. ამის შემდეგ ლითონის სისუფთავე საგრძნობლად იზრდება და უდრის 99,9-99,95%-ს.

ტანტალის ინგოტების შემდგომი გადამუშავებისა და მოსაპოვებლად, ელექტრო ვაკუუმური დნობა გამოიყენება რკალის ღუმელებში მოხმარებული ელექტროდით, ხოლო უფრო ღრმა გაწმენდისთვის გამოიყენება ელექტრონული სხივის დნობა, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს მინარევების შემცველობას ტანტალში, ზრდის მის პლასტიურობას და ამცირებს გარდამავალ ტემპერატურას. მყიფე მდგომარეობამდე. ასეთი სიწმინდის ტანტალი ინარჩუნებს მაღალ დრეკადობას აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურაზე! ტანტალის ნაჭრის ზედაპირი დნება (საჭირო ინდიკატორების მისაცემად ღეროს ზედაპირზე) ან მუშავდება ხორხზე.

ფიზიკური თვისებები

მხოლოდ მე-20 საუკუნის დასაწყისში მეცნიერებმა აიღეს სუფთა მეტალის ტანტალი და შეძლეს დეტალურად შეესწავლათ ამ ღია ნაცრისფერი ლითონის თვისებები ოდნავ მოლურჯო ტყვიის ელფერით. რა თვისებები აქვს ამ ელემენტს? რა თქმა უნდა, ტანტალი მძიმე მეტალია: მისი სიმკვრივეა 16,6 გ / სმ 3 20 ° C ტემპერატურაზე (შედარებისთვის, რკინას აქვს სიმკვრივე 7,87 გ / სმ 3, ტყვიის სიმკვრივეა 11,34 გ / სმ 3) და ტრანსპორტირებისთვის. კუბურ მეტრზე ამ ელემენტს დასჭირდება ექვსი სამტონიანი სატვირთო მანქანა. მაღალი სიმტკიცე და სიმტკიცე მასში შერწყმულია შესანიშნავი პლასტიკური მახასიათებლებით. სუფთა ტანტალი კარგად ერგება დამუშავებას, ადვილად იბეჭდება, მუშავდება ყველაზე თხელ ფურცლებში (დაახლოებით 0,04 მმ სისქის) და მავთულში (ტანტალის ელასტიურობის მოდული არის 190 გნ/მ 2 ან 190 10 2 კგფ/მმ 2 25 °C-ზე). სიცივეში ლითონის დამუშავება შესაძლებელია მნიშვნელოვანი სამუშაო გამკვრივების გარეშე, იგი ექვემდებარება დეფორმაციას შეკუმშვის კოეფიციენტით 99% შუალედური სროლის გარეშე. ტანტალის გადასვლა პლასტიკური მდგომარეობიდან მტვრევად მდგომარეობაში არ შეინიშნება მაშინაც კი, როდესაც ის გაცივებულია -196 °C-მდე. მაღალი სისუფთავის ანეილირებული ტანტალის ჭიმვის სიმტკიცეა 206 MN/m2 (20,6 kgf/mm2) 27°C-ზე და 190 MN/m2 (19 kgf/mm2) 490°C-ზე; დრეკადობა 36% (27°C-ზე) და 20% (490°C-ზე). ტანტალს აქვს კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსი (a = 3,296 A); ატომის რადიუსი 1,46 A, იონური რადიუსი Ta 2+ 0,88 A, Ta 5+ 0,66 A.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ტანტალი არის ძალიან მძიმე ლითონი (ფურცლის ტანტალის ბრინელის სიხისტე გახეხილ მდგომარეობაში არის 450-1250 მპა, დეფორმირებულ მდგომარეობაში 1250-3500 მპა). გარდა ამისა, შესაძლებელია ლითონის სიხისტის გაზრდა მასში რამდენიმე მინარევების დამატებით, როგორიცაა ნახშირბადი ან აზოტი (ტანტალის ფურცლის ბრინელის სიმტკიცე გაცხელების დროს აირების შეწოვის შემდეგ იზრდება 6000 მპა-მდე). შედეგად, ინტერსტიციული მინარევები ხელს უწყობს ბრინელის სიხისტის, დაჭიმვის სიძლიერის და წევის სიძლიერის ზრდას, მაგრამ ამცირებს ელასტიურობის მახასიათებლებს და ზრდის ცივ მტვრევადობას, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ხდის ლითონს მყიფე. სამოცდამესამე ელემენტის სხვა დამახასიათებელი ნიშნებია მისი მაღალი თბოგამტარობა, 20-100 ° C ტემპერატურაზე ეს მნიშვნელობა არის 54,47 W / (m∙K) ან 0,13 კალ / (სმ წმ ° C) და ცეცხლგამძლეობა (ალბათ ყველაზე მნიშვნელოვანი. ტანტალის ფიზიკური თვისება) - ის დნება თითქმის 3,000 ° C ტემპერატურაზე (უფრო ზუსტად, 2,996 ° C ტემპერატურაზე), ამით მხოლოდ ვოლფრამისა და რენიუმს ექვემდებარება. ტანტალის დუღილის წერტილი ასევე ძალიან მაღალია: 5300 °C.

რაც შეეხება ტანტალის სხვა ფიზიკურ თვისებებს, მისი სპეციფიკური სითბოს მოცულობა 0-დან 100 ° C ტემპერატურამდე არის 0,142 კჯ / (კგ K) ან 0,034 კალ / (გ ° C); ტანტალის ხაზოვანი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი 8,0 10 -6 (20-1500 °C ტემპერატურაზე). სამოცდამესამე ელემენტის სპეციფიური ელექტრული წინააღმდეგობა 0 ° C ტემპერატურაზე არის 13,2 10 -8 ohm m, 2000 ° C 87 10 -8 ohm m. 4.38 K-ზე ლითონი ხდება ზეგამტარი. ტანტალი პარამაგნიტურია, სპეციფიური მაგნიტური მგრძნობელობაა 0,849 10 -6 (18 °C-ზე).

ამრიგად, ტანტალის აქვს ფიზიკური თვისებების უნიკალური ნაკრები: სითბოს გადაცემის მაღალი კოეფიციენტი, აირების შთანთქმის მაღალი უნარი, სითბოს წინააღმდეგობა, ცეცხლგამძლეობა, სიმტკიცე, პლასტიურობა. გარდა ამისა, იგი გამოირჩევა მაღალი სიმტკიცით - კარგად ერგება წნევით დამუშავებას ყველა არსებული მეთოდით: გაყალბება, ჭედვა, გორვა, დახატვა, გრეხილი. ტანტალი ხასიათდება კარგი შედუღებით (შედუღება და შედუღება არგონში, ჰელიუმში ან ვაკუუმში). გარდა ამისა, ტანტალს აქვს განსაკუთრებული ქიმიური და კოროზიის წინააღმდეგობა (ანოდის ფირის წარმოქმნით), დაბალი ორთქლის წნევა და ელექტრონის დაბალი მუშაობის ფუნქცია და, გარდა ამისა, კარგად ერწყმის სხეულის ცოცხალ ქსოვილს.

ქიმიური თვისებები

რა თქმა უნდა, ტანტალის ერთ-ერთი ყველაზე ძვირფასი თვისებაა მისი განსაკუთრებული ქიმიური წინააღმდეგობა: ამ მხრივ ის მეორე ადგილზეა კეთილშობილ ლითონებზე და არც ყოველთვის. მდგრადია ყველა კონცენტრაციის მარილმჟავას, გოგირდის, აზოტის, ფოსფორის და ორგანული მჟავების მიმართ (150 °C ტემპერატურამდე). ქიმიური მდგრადობით ტანტალი მინის მსგავსია - მჟავებში და მათ ნარევებში უხსნადია, აკვა რეგიაც კი არ ხსნის მას, რის წინააღმდეგ უძლურია ოქრო და პლატინა და რიგი სხვა ძვირფასი ლითონები. სამოცდამესამე ელემენტი იხსნება მხოლოდ ჰიდროფლუორული და აზოტის მჟავების ნარევში. უფრო მეტიც, ფლუორმჟავასთან რეაქცია ხდება მხოლოდ ლითონის მტვერთან და თან ახლავს აფეთქება. ცხელ ჰიდროქლორინის და გოგირდის მჟავებშიც კი ტანტალი უფრო სტაბილურია, ვიდრე მისი ტყუპი ძმა ნიობიუმი. თუმცა, ტანტალი ნაკლებად მდგრადია ტუტეების მიმართ - კაუსტიკური ტუტეების ცხელი ხსნარები არღვევს ლითონს. ტანტალის მჟავების მარილები (ტანტალატები) გამოიხატება ზოგადი ფორმულით: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O, მათ შორისაა MeTaO 3 მეტატანტალატები, Me 3 TaO 4 ორთოტანტალატები, Me 5 TaO 5 ტიპის მარილები, სადაც Me არის ტუტე მეტალი; წყალბადის ზეჟანგის თანდასწრებით, ასევე წარმოიქმნება პერტანტალატები. ყველაზე მნიშვნელოვანია ტუტე ლითონის ტანტალატები - KTaO 3 და NaTaO 3; ეს მარილები არის ფეროელექტროები.

ტანტალის მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობაზე ასევე მიუთითებს მისი ურთიერთქმედება ატმოსფერულ ჟანგბადთან, უფრო სწორად, მაღალი წინააღმდეგობა ამ ეფექტის მიმართ. ლითონი იწყებს დაჟანგვას მხოლოდ 280 ° C ტემპერატურაზე, დაფარულია Ta 2 O 5 დამცავი ფილმით (ტანტალის პენტოქსიდი არის ერთადერთი სტაბილური ლითონის ოქსიდი), რომელიც იცავს ლითონს ქიმიური რეაგენტების მოქმედებისგან და ხელს უშლის ელექტრული დენის გადინებას. მეტალიდან ელექტროლიტამდე. თუმცა, როდესაც ტემპერატურა 500 °C-მდე მოიმატებს, ოქსიდის ფირი თანდათან ხდება ფოროვანი, სტრატიფიცირებული და ლითონისგან განცალკევება, რაც ართმევს ზედაპირს დამცავ ფენას კოროზიისგან. ამიტომ მიზანშეწონილია ვაკუუმში ჩატარდეს ცხელი წნევის დამუშავება, ვინაიდან ლითონი ჰაერში მნიშვნელოვან სიღრმეზე იჟანგება. აზოტისა და ჟანგბადის არსებობა ზრდის ტანტალის სიმტკიცეს და სიმტკიცეს, ამავდროულად ამცირებს მის ელასტიურობას და ხდის ლითონს მტვრევადს, და, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ტანტალი ქმნის მყარ ხსნარს და ოქსიდი Ta 2 O 5 ჟანგბადთან ერთად (O-ს გაზრდით. ტანტალის 2 შემცველობით, ხდება სიძლიერის თვისებების მკვეთრი ზრდა და ელასტიურობის და კოროზიის წინააღმდეგობის ძლიერი დაქვეითება). ტანტალი რეაგირებს აზოტთან და წარმოქმნის სამ ფაზას - აზოტის მყარი ხსნარი ტანტალში, ტანტალის ნიტრიდები: Ta 2 N და TaN - ტემპერატურის დიაპაზონში 300-დან 1100 ° C-მდე. ტანტალიში აზოტისა და ჟანგბადის მოშორება შესაძლებელია მაღალი ვაკუუმის პირობებში (2000 °C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე).

ტანტალი სუსტად რეაგირებს წყალბადთან 350 °C-მდე გაცხელებამდე, რეაქციის სიჩქარე მნიშვნელოვნად იზრდება მხოლოდ 450 °C-დან (წარმოიქმნება ტანტალის ჰიდრიდი და ტანტალი ხდება მყიფე). იგივე გათბობა ვაკუუმში (800 °C-ზე მეტი) ხელს უწყობს წყალბადის მოცილებას, რომლის დროსაც ტანტალის მექანიკური თვისებები აღდგება და წყალბადი მთლიანად მოიხსნება.

ფტორი მოქმედებს ტანტალზე უკვე ოთახის ტემპერატურაზე, წყალბადის ფტორიც ასევე რეაგირებს მეტალთან. მშრალი ქლორი, ბრომი და იოდი ქიმიურ გავლენას ახდენს ტანტალზე 150 °C და ზემოთ ტემპერატურაზე. ქლორი იწყებს აქტიურ ურთიერთქმედებას ლითონთან 250 °C ტემპერატურაზე, ბრომი და იოდი 300 °C ტემპერატურაზე. ტანტალი იწყებს ნახშირბადთან ურთიერთობას ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე: 1200–1400°C; ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ცეცხლგამძლე ტანტალის კარბიდები, რომლებიც ძალიან მდგრადია მჟავების მიმართ. ბორთან ერთად ტანტალი ერწყმის ბორიდებს - მყარი ცეცხლგამძლე ნაერთები, რომლებიც მდგრადია აკვა რეგიას მიმართ. ბევრ მეტალთან ერთად ტანტალი წარმოქმნის უწყვეტ მყარ ხსნარებს (მოლიბდენი, ნიობიუმი, ტიტანი, ვოლფრამი, ვანადიუმი და სხვა). ოქროს, ალუმინის, ნიკელის, ბერილიუმის და სილიციუმის საშუალებით ტანტალი ქმნის შეზღუდულ მყარ ხსნარებს. არ ქმნის ტანტალის ნაერთებს მაგნიუმთან, ლითიუმთან, კალიუმთან, ნატრიუმთან და ზოგიერთ სხვა ელემენტთან. სუფთა ტანტალი მდგრადია მრავალი თხევადი ლითონის მიმართ (Na, K, Li, Pb, U-Mg და Pu-Mg შენადნობები).